深圳大学教授张晗团队专注于石墨烯新材料研发
2016-04-08 11:07:54
作者：本网整理来源：
4月5日，《石墨烯材料的术语、定义及代号》国家标准（征求意见稿）在中国国家标准化管理委员会官网正式公布，标志着我国首个石墨烯国家标准制定取得重要进展。
石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，被称为“新材料之王”，自被发现起便备受关注，吸引了众多追随者。年轻的80后教授、深圳大学博士生导师张晗就是石墨烯的研发者之一，已在这个领域钻研8年。在日前深圳市科技创新委员会公布的2015年深圳引进的18个孔雀团队名单中，张晗带领的“二维材料先进光电器件研发团队”以“深圳首个石墨烯团队”的身份名列其中。
我们的目标不是做紧跟国外脚步的追随者，而是成为领域的开拓者和引领者
穿上里外两层防尘服，用帽子包裹住头发，全身上下只能露出双手和一张脸……在深圳大学的光电实验室里，张晗正带领学生一次又一次地实验、记录、再实验。
早在2005年读材料物理学专业时，张晗就对光纳米管产生了浓厚兴趣。新材料石墨烯的迅速崛起，更坚定了他对新材料深入研究的决心。“石墨烯是目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，被称为‘黑金’，有望成长为下一个万亿级产业。”张晗说。攻读博士后期间，张晗萌生了将新材料与光电工程相结合的想法。“两个看似不相关的学科融合在一起，一定会产生意想不到的科学创新。”这条交叉学科路一走就是8年。8年来，他发表了100多篇论文，论文总被引用次数超过5000次，ESI高引用论文超过20篇。
2012年，学成归国的张晗与3位志同道合的研究者一起，在深圳组成了自己的研究团队。两年后，一种新型材料引起了张晗的注意。这种类石墨烯的新型二维材料“黑磷”拥有可控调节的能隙，可将电子信号转成光信号，具备一些石墨烯所不具备的特性，因此被视为新一代超级材料。
当时，国际研究尚处于起步阶段，张晗带领团队率先探索出了针对“黑磷”的液相制备新方法，揭示了黑磷独特的层数依赖拉曼特性和非线性光学特性，还利用黑磷实现了对光纤激光器的锁模，在“薄层黑磷的大批量制备”上获得突破。
成果一经公开就引起了国内外材料学领域的广泛关注。“黑磷”被发现不过短短一年多时间，这个平均年龄还不到35岁的团队却俨然已成为该领域研究的领头人。“我们的目标不是要做一个紧跟国外脚步的‘追随者’，而是要走在学界的前沿，成为‘开拓者’和‘引领者’。”张晗说。
只有踏实搞好基础研究，夯实科研土壤，才能让产业蓬勃生长
新型二维材料的用途很广。二维材料光电器件安装在互联网交换机中，可以提升互联网传输速度、扩充容量；应用在投影仪、显示屏、相机上，能够提高成像速度和质量。但目前，传统光电器件的核心专利都把持在国外企业手中。
“如果能提前布局前沿光电器件，我们就很有可能打破国外技术垄断、抢占国际技术制高点。”张晗表示，深圳的光电器件产业优势巨大，拥有中兴、华为等众多龙头企业，材料唾手可得，市场潜力惊人，成果转化水到渠成。“这些都让我们的研究始终能‘接地气’。”
在“孔雀计划”团队的申请过程中，曾有评委建议张晗的团队“加快市场转换突破”。但张晗更希望团队能踏踏实实地做好基础研究，先关注“难啃的骨头”，也就是基础性的学术研究。
“科学家需要在幕后承担更多的使命，只有夯实了科研的土壤，产业才能蓬勃生长、枝繁叶茂。”现在，除了指导10多位博士、博士后的研究外，张晗还在深圳大学兼顾硕士生课程。“当然，做学术研究不能只闷头待在实验室，需要把握其中的度。企业在生产过程中遇到的困难，可以借力高水准的科研工作来攻克。产研结合使科研更接地气，让产业更迅速地优化升级、更新换代。”张晗说。
石墨烯的工业化才刚起步，国标的制定能为产业化提供参考
2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功从石墨中分离出石墨烯，首次证实它可以单独存在，并因此获得2010年诺贝尔物理学奖。近年来，石墨烯在火热的同时也饱受争议。
有人认为石墨烯被神化了，许多关于它性能的说法或是所谓的“突破”都存在夸大其词、混淆概念的现象，在很多领域它或许不是最理想的材料选择，应用前景有待考量。也有人觉得，石墨烯的概念之风在资本市场盛行，但市场上大热的“石墨烯电池”等概念本身就有待商榷，炒作成分居多。还有人认为，虽然石墨烯是市场热点，一些公司也已具备制备石墨烯的能力，但其与下游应用的结合显然还不够理想，并由于存在制程复杂性、成本等诸多瓶颈，产业化之路仍然漫长。
“有争议也是好事，因为真理越辩越明。”在张晗看来，之所以会出现关于石墨烯的争议和误解，是因为市场缺少门槛，导致大量搭着石墨烯概念风潮做中低端应用的人蜂拥而至。“石墨烯不是‘万金油’，学术界很多人承认的是它在某些方面的优越性。”
张晗认为，石墨烯的杀手锏性能是其电子特性和光学特性，除此以外并无特别之处。“在产业化或研发的过程中，应该回归到石墨烯本身的物理特性上，瞄准它最有特色和最拿手的性能，做核心应用的核心研究。”他认为，初期出现一些盲目跟风在所难免，但最终会被时间淘汰。
材料的产业化过程离不开标准的制定，《石墨烯材料的术语、定义及代号》国家标准（征求意见稿）的公布被张晗评价为“具有标志性意义”。“虽然关于石墨烯的学术研究已经进行了很多年，但从全球范围看，它的工业化和工业标准刚刚起步，提前提出标准能够提高我国在这个领域工业化生产的话语权。”
标准的制定还能为石墨烯的产业化提供参考。“从领域实践看，石墨烯材料的火热造成许多同质竞争和低水平的重复浪费，标准的设立能够告诉市场和企业哪些研发是值得做的，哪些是没有必要的。另外，这个方案本身也能为科研政策制定机构提供导向性的参考，对石墨烯领域的科研项目分配有更好的把握。”张晗说。
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