商務部、海關總署近日發布了關于優化調整石墨物項臨時出口管制措施的公告，其中指出，滿足以下特性的物項未經許可不得出口：高純度(純度>99.9%)、高強度(抗折強度>30Mpa)、高密度(密度>1.73克/立方厘米)的人造石墨材料及其制品;天然鱗片石墨及其制品(包含球化石墨、膨脹石墨等)。

當前，高端市場的石墨消費量正在逐步增加，其中，新能源汽車動力電池領域已躍升為石墨第一大消費領域。被稱為“黑金”的石墨，還廣泛應用于機械、化工、航空、航天、國防、電力等諸多領域。那么，石墨有何特殊之處?它為什么會出現在國家出口材料限制名單中?對于現代科學發展，石墨又有哪些重要作用呢?

涉足機械化工航空航天的“黑金”

石墨又被稱為碳素，從外觀上看是灰黑色、不透明的固體，其化學性質穩定，耐腐蝕，不易與酸、堿等藥劑發生反應。它包括天然和人造(加工)兩類，天然石墨來自石墨礦藏，而人造石墨是以石油焦、瀝青焦等為原料，經過一系列工序加工制成。

說到石墨的用途，最廣為人知的就是制作鉛筆，但實際上，它能廣泛應用于機械、化工、航空、航天、國防、電力、冶金、紡織等多個領域，因而也被譽為“黑金”。

經過無數科學實驗，石墨被證明具備耐高溫、高導熱性與導電性、抗熱震性、阻燃性、高抗壓強度、高抗腐蝕性、摩擦力低與自潤滑等多種物理和化學特性。在機械工業中，由于石墨的潤滑性，它常用作軸承潤滑劑的填料，如用于制備石墨密封圈、石墨齒輪等;在化學工業中，石墨可制成化學熱交換器、閥門、反應罐、管件、壓縮機、耐腐蝕材料等;在冶金工業中，石墨用作耐火材料的原料，可制備電爐煉鋼中的石墨坩堝、耐高溫石墨磚、滲碳劑、涂層劑、防銹涂料、鑄型涂料等;在電力電氣工業中，石墨常用于生產鋰電池等新能源電池的負極材料，如在太陽能(5.740, -0.03, -0.52%)、焊接碳、碳管、水銀整流器中應用;在核工業中，當石墨純度為99.99%時，可應用于原子反應堆的反原子輻射外殼或中子減速劑;在航空領域，石墨由于具有高強度、高剛度和優異的耐腐蝕性，可用于制造飛機結構件、發動機部件和燃料儲存器、導電陶瓷、電磁屏蔽材料、導熱材料等;在航天領域，石墨可以用于制造航天器結構件、熱控制材料、導熱材料、導電材料等，以及用于制造航天器的熱保護材料和隔熱材料，以提高航天器的熱控制性能和安全性能。

新能源車鋰電池的關鍵原材料

現在，石墨廣泛應用于新能源汽車，因為新能源電動車需要電池驅動，而鋰離子電池需要石墨。

鋰離子電池是將兩種不同的能夠可逆地嵌入和脫嵌的鋰嵌入化合物，分別用作電池的正極和負極。充電時，鋰離子從正極脫嵌，通過電解液和隔膜，嵌入負極;反之，在放電時，鋰離子從負極脫嵌，通過電解質和隔膜，嵌入正極。

其中，鋰離子電池的負極是由負極活性物質、黏結劑和添加劑混合制成糊狀膠水，均勻地鋪在銅箔的兩面，經干燥、壓延而成。而石墨就是極好的負極材料，它具有電子導電率高、嵌鋰前后層狀結構體積變化小、嵌鋰容量高、嵌鋰電位低等優點，目前已成為全球主流的鋰離子電池負極材料。

石墨負極材料包括人造石墨、天然石墨、硬碳、軟碳及中間相碳球等，鋰離子電池采用的石墨材料一般由55%的合成石墨和45%的低純度天然石墨混合制成。過去，合成石墨更受青睞，因為它的均勻性和純度優于天然石墨。但是，隨著現代化學提純方法的改進和優化，已經可以通過熱處理獲得純度為99.9%的天然石墨，而合成石墨的純度現在最高為99%，因此天然石墨的受歡迎度大幅提高。

根據聯合國能源署的報告，2022年，全球新車銷量中約有14%是電動車，超過1000萬輛，中國、歐洲和美國市場主導了全球銷量。其中，中國再次成為領跑者，電動車銷量約占全球電動車銷量的60%。另一數據顯示，2022年全球電動車消費支出超過4250億美元，比前一年增長50%，其中僅有10%由政府支持，其余均來自消費者。由此可見，石墨的產業需求非常之大。

電動車采用的是清潔能源，有助于緩解氣候變暖、實現《巴黎協定》控制全球升溫2℃以內的目標，毫無疑問，清潔能源將是未來能源和交通的重要發展方向。

石墨烯青出于藍而勝于藍

提到“黑金”，就不得不說一說石墨烯。石墨烯是從石墨中分離出來的，其名聲在科學界非常響亮，因為2010年諾貝爾物理學獎的主角就是它。

石墨是由一層層以蜂窩狀有序排列的平面碳原子堆疊而形成的，石墨的層間作用力較弱，很容易互相剝離，形成薄薄的石墨片。當把石墨片剝成單層之后，這種只有一個碳原子厚度的單層就是石墨烯。

過去，人們認為石墨烯這種物質是無法單獨存在的。因為這種只有一個原子厚度的二維材料，一直被認為是假設性的結構，無法單獨穩定存在。2004年，英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫貢獻了一種非常簡單的獲得石墨烯的方法，即從高定向熱解石墨中剝離出石墨片，然后將薄片的兩面粘在一種特殊膠帶上，撕開膠帶，就能把石墨片一分為二。這樣不斷操作，使薄片越來越薄，最后便能得到僅由一層碳原子構成的薄片，即石墨烯。為此，兩位科學家共同獲得了2010年度諾貝爾物理學獎。

那么，石墨烯有什么作用呢?從人類使用材料的歷史來看，先后經歷了石器、陶器、銅器、鐵器時代，現正行進在以硅為主要物質載體的信息時代，而硅正是信息時代芯片的主要制造材料。但是，在下一個量子時代，可能就是石墨烯的時代。

石墨烯是目前世界上已經發現的最薄、最堅硬的物質。它的電子不僅能在晶格中無障礙地移動，而且速度極快，遠遠超過了電子在金屬導體或半導體中的移動速度，的確是極好的導電材料。此外，石墨烯的導熱性也超過了現有一切已知物質。因此，石墨烯具有的導電更好、傳熱更快、更堅硬、更輕薄、更強韌、更透光等優點，注定了它在電學、熱學、力學、光學等方面均可大展拳腳。

如同石墨可以制成電池供電動汽車使用一樣，石墨烯也有這個用途，且充電更快，可重復使用幾萬次。據悉，目前國內已有車企研發石墨烯基超級快充電池，計劃實現8分鐘將電量充至80%，續駛里程達1000公里。相信未來隨著充電設施的日益完善和相關技術的進步，石墨烯電池將擁有更廣闊的發展前景，推動電動車行業的發展。此外，石墨烯還可應用于日常生活中，如石墨烯復合膜阻氧、阻水性能好，用于包裝材料可提高食品保質期;石墨烯纖維可制成發熱服飾和醫療保健用品;石墨烯電熱膜電熱轉換效率高，可逐步代替暖氣供熱;石墨烯導熱膜可用于手機高效散熱等。

中國也早就開始布局石墨烯產品的研發和應用。2018年3月，中國首條全自動量產石墨烯有機太陽能光電子器件生產線在山東菏澤啟動，該項目主要生產可在弱光下發電的石墨烯有機太陽能電池，以破解目前太陽能發電的三大難題，即應用局限、對角度敏感、不易造型。另外，科研成果也在不斷涌現，如浙江大學納米高分子團隊通過近十年研究，開發出了石墨烯纖維、石墨烯連續組裝膜、石墨烯超輕氣凝膠及石墨烯無紡布等;中國電科55所研制出了世界上電子運行速度最快的柔性石墨烯晶體管等。

截至目前，石墨烯的制備根據原料的不同分為兩類：一類是以天然石墨作為原料，經過氧化還原法、液相剝離法、微機械剝離等方法制備;另一類是以甲烷、乙烯、乙炔等碳氫化合物為原料采用氣相沉積法、SiC(碳化硅)外延生長法等制備。相較而言，利用天然石墨制備石墨烯是現在商業化程度最高的方式，作為重要原料的石墨，自然也就成為了石墨烯產業版圖的重要助力。因此，穩定石墨的資源和重視石墨烯的研發，是滿足一國未來發展之需的關鍵。

支撐高新技術發展的戰略資源

石墨資源在全球的分布比較集中，僅有少數國家擁有豐富的石墨礦產。截至2022年底，全球已探明天然石墨資源儲量約為3.3億噸，其中，土耳其石墨資源儲量排名世界第一，占比27.3%;巴西排名第二，占比22.4%;中國位列第三，占比15.8%;馬達加斯加排名第四，占比7.9%。

隨著科技發展，目前在新能源汽車、電子信息和核工業等高科技行業的高端市場，石墨消費量正在逐步增加，僅新能源汽車動力電池領域消費鏈占比已超50%，成為石墨第一大消費領域。天然石墨主要用于小型鋰電池和一般用途的電子產品鋰電池，人造石墨則憑借優良的循環性能、大倍率充放電效率和電解液相容性等顯著優勢，廣泛應用于電動車和中高端電子產品領域。

不夸張地說，石墨是保障新能源汽車產業鏈穩定、提升核心競爭力的重要原材料之一。無論是天然石墨還是人造石墨，對于現代科技發展都各有用處。以發展的眼光來看，未來一是要注重保護和量入為出地利用天然石墨，二是可以通過人造石墨來彌補天然石墨的不足。

特定石墨物項被限制出口還在于對軍事和國防的考量。在核武器的研制中，石墨作為良好的中子減速劑用于原子反應堆中，目前鈾-石墨反應堆是應用較多的一種原子反應堆。在原子反應堆使用的石墨純度要求很高，雜質含量不能超過幾十個ppm(百萬分之一)，特別是其中的硼含量要少于0.5ppm。更重要的是，石墨還可用來制造一種“人道”炸彈，也稱軟炸彈、斷電炸彈和電力殺手。這種石墨炸彈不殺傷敵方人員，主要攻擊城市的電力輸配系統，使其癱瘓。石墨炸彈由經過特殊處理的純石墨纖維絲制成，每根石墨纖維絲的直徑僅有幾千分之一厘米。在目標上空炸開后，石墨炸彈會釋放出100至200個易拉罐大小的罐體，當罐內的爆炸裝置起爆后，置于其中的石墨纖維線團就會散開、降落在裸露的高壓電力線或變電站變壓器等電力設施上，這些具有極好導電性能的石墨纖維可使電力設施發生短路燒毀，造成大范圍停電。

中國對石墨這種新世紀的高端和戰略材料早已謀篇布局。2015年5月國務院頒布了《中國制造2025》，確立了新一代信息技術、節能與新能源汽車、電力裝備、新材料等十個重點領域。其中，石墨高端材料和前沿材料石墨烯廣泛應用于《中國制造2025》重點發展的多個領域，在許多高科技產品生產過程中發揮著關鍵作用。

經過多年發展，中國在高純石墨、石墨負極材料等高端石墨材料研發和產業上也取得了一些突破。中國部分企業在石墨高純技術上日臻成熟，已掌握化學酸堿法和物理高溫法生產高純石墨，產品碳含量可達到99.99%，甚至99.999%，達到國際先進水平。中國的球形石墨產業也已延伸至鋰離子電池負極材料領域。

在當今國際社會，石墨被公認為“21世紀支撐高新技術發展的戰略資源”，其重要性不言而喻。2010年，歐盟將石墨列為14種緊缺礦產資源之一;2013年，美國將石墨列為難以獲得的戰略性礦產之一;2016年，我國將晶質石墨列入戰略性礦產目錄……正如此前商務部有關負責人在答記者問中所說的，中國政府依據《出口管制法》規定，對石墨物項作出有進有出優化調整的決定，有利于更好履行防擴散等國際義務，有利于保障全球供應鏈產業鏈安全穩定，有利于更好維護國家安全和利益。