瞄準生物質
石墨烯的主要原材料是碳，要想打破石化資源的限制，就需要在原材料上另辟蹊徑。
為此，朱錦團隊以木質素、纖維素等廉價生物質碳源為原材料，成功制備出高純度、高品質的生物基石墨烯，而且成本較傳統石墨剝離法路線大幅度降低，由每公斤數千元下降到數百元以下。
朱錦團隊制備的生物基石墨烯為蓬松的黑色粉末，其比表面積在400~1000平方米/克，產品的石墨化程度較高，缺陷較少，平均層數較少。
朱錦告訴記者，生物基石墨烯具有很多優勢。首先，原料便宜易得，不受地理限制；其次，整個生產工藝更為簡化和壓縮，對生產設備要求較低，生產周期和能耗也大幅度降低。
“由于原料、工藝的簡化，使得整個生產過程的可控性更好，批次之間的差異極小，因此在工業化放大過程中擁有氧化還原法不能比擬的穩定性和可靠性。”朱錦說。
而在封偉看來，生物基石墨烯還是一種相對綠色環保的方法，不僅避免了對環境不友好的還原劑的使用，也沒有溶劑分子的分解和有害氣體的釋放。與此同時，生物基石墨烯在產率方面也具有微機械剝離法及傳統的化學氣相沉積法不可比擬的優勢，純度也相對較高。
不過，由于生產方式和方法不同，用生物基來源的原料目前還無法制備大面積單層石墨烯，即使能夠制備，也會造成成本的大幅度上升。朱錦告訴記者，他們目前依然著眼于生物基石墨烯的粉料領域，在復合材料、能源材料和生物傳感器等領域進行拓展。
“目前，該材料已經在防腐復合材料、電池能源材料領域進行了初步的小試試驗，并取得了較好的結果。”朱錦說，“生物基石墨烯在電池電極材料等領域的對比實驗中，與傳統石墨烯的性能差別并不顯著，甚至可以說生物基石墨烯還表現出了一定的優勢。”
等待市場的檢驗
然而，與傳統的石墨烯一樣，生物基石墨烯也有著產業化應用技術上的挑戰。
封偉認為，如何精確控制生物基石墨烯的片層數與片層大小，以便于獲得固定層數甚至單層的高質量石墨烯是亟待解決的技術問題。同時，如何避免不同生物碳源的結構、處理過程對生長的石墨烯造成的差異性，也將是工業化過程中不可避免的問題。
賽迪顧問原材料產業研究中心分析師張晶晶則對記者表示，作為碳源的纖維素等有機材料來源不穩定，且難以大規模收購，生產過程中還會產生廢氣等污染物，這些劣勢也會形成生物基石墨烯產業化應用的挑戰。
“如果能克服這些障礙，生物基石墨烯才有可能作為一種合理的方式形成大量市場需求。”張晶晶說。
朱錦也深知應用技術從小試到工業化規模生產的道路充滿荊棘，為此其團隊已經作好充足的準備，開始在能源和防腐領域開展應用測試，并以這些測試結果和反饋來調整生物基石墨烯產品的特性，使生產與應用產生良性循環，打造石墨烯行業的健康生態圈。
不過，在中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟秘書長李義春看來，石墨烯產業發展勢頭迅猛的同時，重上游輕下游、重科研輕應用、重噱頭輕實干等現象也端倪初現，生物基石墨烯是否也會出現“泡沫化”，還需要市場來檢驗。
