如果说有种资源，在航空航天、电子芯片以及军事装备等领域有着重要应用，而这种资源中国还有着垄断性的优势，你第一时间会想到什么？我猜一定是稀土。但答案并不是，它其实是石墨。别觉得不可思议，看起来普通的石墨，其战略价值真的丝毫不亚于稀土。
据公开资料显示，目前中国石墨的储量高达5500万吨，已经获得了相关专利更是高达数万项。整体来看，我国的石墨储备已经奠定了在全球近乎垄断的地位，而各国若想要交易石墨的话，也多半离不开中国。然而，我们即使有着如此大的优势，石墨却依旧不如稀土那样受到重视。甚至一度沦为石墨产业链条中的原料供应者。那如此尴尬的局面到底是怎么形成的呢？是石墨的价值不高，还是我们没有看到石墨价值的真正意义？而在未来，石墨又能否成为下一个稀土，成为中国手中的底牌资源？也许看完今天的内容，这些问题的答案就会浮出水面。所以本期科普依旧高能硬核，请所有的朋友一定耐心看完，想必你也会有更深层次的想法。
提到石墨，也许大家第一时间想到的会是铅笔芯或者石墨干电池，认为这只是一种普通的矿物原料。但是，石墨的真正价值却远不止于此。众所周知，微观结构决定宏观性能。石墨作为碳的一种同素异形体，其性质非常特殊。石墨的晶体结构为层状，单个石墨层是碳原子与碳原子相互连结形成的正六边形，并延伸成一张无限大的蜂巢结构原子网。而这张网上的原子连结十分稳定，以至于石墨的单层强度几乎不亚于钻石。
但是与单层高强度性质相反的是，相邻的石墨层之间，仅仅依靠微弱的范德华力贴合在一起，其粘合力度很弱。这就让石墨层很容易发生相互移动或剥离。而层与层之间还充斥着大量的电子，因此石墨还是良好的导电体。坚硬与柔软的结合，非金属但能导电的独特性质，让石墨在碳家族里别具一格。而独特的结构也让石墨的化学与物理性质十分特殊，这些性质更让其在各个领域都有着广泛地应用。甚至在非金属材料领域夺得了“黑金”的称号。
石墨的质地非常软，虽然是固体的，但外表有油腻感，可污染纸张。我们最常见的铅笔芯主要成分就是石墨。而石墨的油腻感所代表得是超强的润滑性，因此石墨还常用作轴承润滑剂的填料，像石墨密封圈、石墨齿轮等都是机械工业的宠儿。而且石墨虽然并非金属，但是其导电性却十分优秀，比一般非金属矿高出近一百倍。因此石墨还常用于生产锂电池或新能源电池的负极材料。
除此之外石墨的化学性质也十分稳定，极其耐腐蚀；和酸碱等药剂都不易发生反应。其熔点更是高达3800℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失也很小，是世界上最耐温的矿物之一。这也让石墨在冶金行业备受关注，可以用来制备电炉炼钢中的石墨坩埚、耐高温石墨砖、涂层剂、铸型涂料等高温环境材料。
最重要的是，石墨的强度还会随温度的提高而加强，达到2000℃时，石墨强度将提高一倍。在极高的温度下，石墨甚至还会成为绝热体。这样的奇葩特性，也让其在航空航天产业里大放异彩，我国的长征系列火箭、嫦娥系列探测器，乃至国防利器歼系列战机，或多或少都有着石墨材料的身影。
你以为这样就结束了？不，还没有。
石墨还有着超强的吸附性，可以用作活性炭来吸附有毒有害气体、固体、液体和其他废物。高纯度石墨还有着优良的中子减速性，是最早成为原子反应堆减速剂的材料之一，目前核反应堆的反原子辐射外壳其材料也主要是石墨。现在我们细数一下，化工、电力、冶金、机械、航空航天、国防甚至核能等领域。石墨仿佛都能插上一脚，其重要性不言而喻！
根据美国地质勘探局资料，世界石墨储量约为7100万吨，中国石墨储量为5500万吨，占世界的77%。除此之外，中国还是世界第一大石墨生产国，据统计，2019年中国石墨产量为125万吨，占比全球产量74.6%；如此高的储量和产量自然让我国在石墨领域有了先天优势。然而尴尬的是，最初的我们并没有把握好这种优势。
由于我国工业化起步较晚，在技术以及人才方面严重缺失。所以之前生产的天然石墨产品中，绝大部分是最初级的加工产品，这些初级加工产品在国际上价格极低。而由于我国石墨初级加工中小型企业极多，这些初级加工产品，又面临着产能过剩的问题，产能过剩又进一步压制了价格。根据中国海关的数据显示，2011～2013年，国内“天然石墨”出口数量分别为44万吨、25万吨、25万吨。而在这里面，纯度较低的一些产品出口时甚至不足3000元/吨，其价格远低于其价值。
然而就在我国大量出口石墨初级产品的同时，美日韩等发达国家，却早早把石墨列为了战略资源，严格控制开采甚至开始对石墨深加工的技术进行封锁，以此赚取高额差价。就是我们出口的那些低价石墨产品，在经过国外的加工提纯后，再进口至中国，价格便成了10万~20万元/吨。就这样，先进石墨加工技术逐渐被美日欧盟等少数国家垄断，国内企业几乎丧失了生产顶尖石墨产品的能力。我国石墨资源“低出高进”，外国“以购代采”的状态就这样存在了很长时间。
中国石墨行业协会轮值会长张彬就曾说过，“中国石墨资源如果再走低端路线，恐怕就连做苦劳力的资格都没有了！”这句话，真的不是危言耸听！如果以当时的开采方式和速度继续走下去，国内已探明的石墨资源用不了多久就会消耗殆尽，届时中国就会从一个石墨大国变成石墨贫国。
幸好，这种生产低端产品的路线我们并没有走太久。2016年中国发布的《全国矿产资源规划》正式把晶质石墨确立为24种战略性矿产之一。紧接着，各大石墨矿区开始改革，限制石墨原材料的开采出口，减少以开采为主的中小型企业，大力扶植以技术为核心的新型企业及项目，来推动中国石墨产业的改革以及升级。而之后石墨烯的出现，更是直接将中国石墨产业推向了高峰，迅速迈入一流水准。
新材料之王“石墨烯”刚刚我们讲石墨构造的时候说过，石墨在的原子结构在本质上是层状，而石墨烯说白了就是单层的石墨。如果是石墨是碳元素的三维展示，那石墨烯就是碳元素的二维结构。它的硬度超过钻石，同时又像橡胶一样可以伸展。它的导电和导热性能超过任何铜线，重量几乎为零。堪称自然界的“超级材料”，一经出现便成了国际科研界的宠儿。而面对石墨烯的机会，这次我们没有落伍，迅速搭上了这列科技快车，并凭借着强大的原材料优势以及政策扶持，迅速成为行业领军者。最重要的是，中国的石墨烯产业这次不再只是专注于产品。
根据新华社的统计，截至2020年6月底，在中国实际开展石墨烯业务的单位3100多家，其中从事研发、销售和应用的单位数量在石墨烯产业链中占比约七成。在世界范围内，中国申请的石墨烯专利数量如今也是全世界最多，并且还在不断扩大。中国石墨烯专利申请量全球占比从2016年的46%上升已经到了2019年的69.4%。截至2019年年底，中国石墨烯专利申请量更是累计达到5.5万余件。目前，中国的石墨烯电池，石墨烯光伏都处于世界领先地位。最重要的是，我们一直被卡脖子的芯片产业，在石墨烯的加持下也有了弯道超车的机会。
2020 年 10 月，在上海举行地国际石墨烯创新大会上，国产 8 英寸石墨烯晶圆正式亮相。这为中国碳基芯片的研发提供了基础材料。虽然距离实际应用还有很大一段距离，但是至少在这个领域我们已经走到了前面。而且目前已知的是，在性能方面，石墨烯材料比硅基器件在速度、功耗等方面都有优势；而在制造方面，中国也可以获得自主权。所以说，我国想利用石墨烯在芯片行业上实现弯道超车，真的不是泛泛而谈。即使未来路再难走，相信对于中国而言，也会勇往直前。
总结如果回顾我国石墨资源所走的路，几乎与稀土如出一辙。当前中国在稀土领域已经剑指全球市场，如今面对别国的科技垄断，我们也已经有了反击的武器，相信在未来，石墨有机会成为我们手中的另一张王牌。都说科技无国界，但是事实告诉我们，只有科技掌握在自己手中才有资格说这句话，别人搭建的壁垒是我们的绊脚石，只有我们自己铺出来的路，才能通往光明的未来。在此大东也祝愿，中国科技之路能越来越宽广，再也不用受制于人！
