5月21日，南開(kāi)大學(xué)“名師引領(lǐng)”通識(shí)選修課“材料科學(xué)機(jī)遇與挑戰(zhàn)”迎來(lái)第十講，中國(guó)科學(xué)院院士、北京石墨烯研究院院長(zhǎng)、北京大學(xué)博雅講席教授劉忠范為南開(kāi)學(xué)子帶來(lái)題為“古樹(shù)新枝，繼往開(kāi)來(lái)的石墨烯材料”的精彩授課。

　　劉忠范院士首先帶領(lǐng)大家回顧了碳材料的發(fā)展史，從遠(yuǎn)古到現(xiàn)在，碳材料一直伴隨著人類(lèi)文明的腳步而不斷發(fā)展，從石墨產(chǎn)業(yè)到炭黑、活性炭產(chǎn)業(yè)，再到金剛石產(chǎn)業(yè)、碳纖維產(chǎn)業(yè)，碳家族是新興產(chǎn)業(yè)的搖籃。

　　那么，下一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)是什么？劉忠范院士認(rèn)為是石墨烯產(chǎn)業(yè)?！笆?yīng)該是古老碳材料產(chǎn)業(yè)中的新星?！彼f(shuō)，石墨烯被稱(chēng)為“新材料之王”，其優(yōu)點(diǎn)廣為人知。劉忠范院士用四個(gè)之“最”總結(jié)石墨烯的優(yōu)點(diǎn)：“最薄、最輕”——它只有一個(gè)原子層的厚度；“最強(qiáng)、最堅(jiān)硬”——比鋼強(qiáng)韌200倍；“導(dǎo)電性最好”——電子遷移率是硅材料的100倍；“導(dǎo)熱性最好”——是金屬銅的10倍。

　　劉忠范院士從石墨烯的概念和結(jié)構(gòu)講起，介紹了石墨烯在電子信息、光通信、能源、生物醫(yī)藥、節(jié)能環(huán)保、航空航天、國(guó)防軍工等領(lǐng)域廣闊的應(yīng)用前景，他說(shuō)：“石墨烯有太多的可能性，它正逐漸地走進(jìn)人類(lèi)的生活?！眲⒅曳对菏恐v述了石墨烯的分類(lèi)與制備方法，并著重闡明了石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)和現(xiàn)狀。他說(shuō)，低成本規(guī)模化制備技術(shù)，低成本批量剝離轉(zhuǎn)移技術(shù)，單層基元材料到實(shí)用宏觀材料的過(guò)渡和性能傳遞方法，復(fù)合基體材料中的分散技術(shù)，不可替代的殺手锏級(jí)應(yīng)用等等，都是石墨烯產(chǎn)業(yè)化之路面臨的挑戰(zhàn)。

　　結(jié)合自己團(tuán)隊(duì)在石墨烯材料制備方法和技術(shù)突破應(yīng)用上的持續(xù)探索，劉忠范院士認(rèn)為，石墨烯是由制備決定未來(lái)的產(chǎn)業(yè)，但當(dāng)前石墨烯材料的研發(fā)現(xiàn)狀與理想還相差甚遠(yuǎn)。理想的石墨烯薄膜是完美的二維單晶，而現(xiàn)實(shí)常是由單晶碎片堆積起來(lái)的富含缺陷的多晶薄膜，就像一件縫補(bǔ)起來(lái)的破衣服?！八裕鳛橐环N新型材料，石墨烯材料的發(fā)展現(xiàn)狀是理想很豐滿(mǎn)，現(xiàn)實(shí)很骨感。”劉忠范院士風(fēng)趣地說(shuō)。

　　“發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)絕非一朝一夕的事情，需要國(guó)家意志、產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新和長(zhǎng)期不懈的努力。”劉忠范院士提出，“只有把石墨烯材料做到極致才能有望形成真正的產(chǎn)業(yè)，而這就需要真正的工匠精神和匠人，讓更多的心躁動(dòng)起來(lái)想做事，讓更多的人安靜下來(lái)能做事，從而去填補(bǔ)從理想到現(xiàn)實(shí)的巨大鴻溝?！?/p>

　　課上，劉忠范院士通過(guò)一些有趣事例，啟發(fā)同學(xué)們對(duì)科學(xué)的興趣。他提到，作為有可能帶來(lái)顛覆性材料革命的新材料之王，石墨烯竟然是“用膠帶撕出來(lái)的”。2004年，英國(guó)物理學(xué)家安德烈·海姆和他的學(xué)生用一片膠帶去粘另一片膠帶上的石墨，再撕下來(lái)就可以讓石墨片變薄，最終剝離出石墨烯，證實(shí)它可以單獨(dú)存在，兩人因此共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。劉忠范院士說(shuō)，其實(shí)，根據(jù)早期的相關(guān)理論，石墨烯是不能穩(wěn)定存在的?！暗?，理論上不存在的東西，物理學(xué)家們努力去做，而且最后做出來(lái)了，這說(shuō)明對(duì)科學(xué)研究來(lái)說(shuō)，需要強(qiáng)烈的好奇心和探索的勇氣，不要人云亦云?！眲⒅曳对菏空f(shuō)。

　　劉忠范院士還為大家講述了自己留學(xué)時(shí)代的故事，他說(shuō)，當(dāng)初因?yàn)檠芯康男枰?，?jīng)常會(huì)用膠帶撕石墨?！拔宜和昃腿拥袅?，人家拿著它接著撕，最后就拿諾獎(jiǎng)了?！蓖ㄟ^(guò)自己的這個(gè)故事，劉忠范院士告訴同學(xué)們，做研究需要一根筋，但是也不能完全一根筋，有的時(shí)候，換個(gè)思路，換個(gè)角度，就會(huì)出現(xiàn)意想不到的突破。

　　在授課最后，劉忠范院士說(shuō)：“不能只關(guān)注現(xiàn)在，否則你會(huì)丟掉未來(lái)，石墨烯產(chǎn)業(yè)尤其如此。而對(duì)于做這方面工作的團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，你也不能只關(guān)注未來(lái)，否則很難走到未來(lái)?！彼€勉勵(lì)同學(xué)們，永遠(yuǎn)不要給自己設(shè)置天花板，要超越自己，勇敢前行。

　　南開(kāi)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2020級(jí)本科生查理說(shuō)：“劉院士的講座深入淺出，不僅專(zhuān)業(yè)，而且趣味，讓我不再局限于課本上片面的單層石墨的介紹，使我對(duì)石墨烯的學(xué)習(xí)研究有了更大的興趣，也讓我充分認(rèn)識(shí)到了科研轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用的重要性，我要像劉院士說(shuō)的那樣，‘真正做點(diǎn)有用的東西，不是上書(shū)架就是上貨架’。”

　　聽(tīng)到劉忠范院士“永遠(yuǎn)不要給自己設(shè)置天花板”的勉勵(lì)，南開(kāi)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2019級(jí)碩士研究生劉超受到了很大啟發(fā)，他說(shuō)：“不是由于有些事情難以做到，我們才失去自信；而是由于失去自信，有些事情才難以做到。面對(duì)科研生涯中的種種困難，我要勇敢地迎上去?！?/p>

　　“材料科學(xué)機(jī)遇與挑戰(zhàn)”這門(mén)課是南開(kāi)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院于今年初開(kāi)設(shè)的“名師引領(lǐng)”通識(shí)課，課程著眼新材料研究前沿，邀請(qǐng)材料科學(xué)領(lǐng)域院士名家，以通俗易懂的方式，向本科生講授材料科學(xué)的新進(jìn)展和前沿技術(shù)、材料科學(xué)發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)。（來(lái)源：南開(kāi)大學(xué)）