“石墨烯作為材料界新星,憑借優(yōu)異性能可廣泛應(yīng)用于新能源汽車、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域,有望被列為重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象!惫I(yè)和信息化部原材料工業(yè)司司長(zhǎng)周長(zhǎng)益在日前舉行的2015中國(guó)國(guó)際石墨烯創(chuàng)新大會(huì)上表示,包括石墨烯在內(nèi)的新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“十三五”規(guī)劃正在編制并即將出臺(tái)。
下一個(gè)產(chǎn)業(yè)藍(lán)海
石墨烯是一種碳原子單層平面晶體新材料,它獨(dú)特的碳單層結(jié)構(gòu)一度被認(rèn)為無(wú)法穩(wěn)定存在。2004年,英國(guó)曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功從石墨中分離得到石墨烯,并因此榮獲2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
作為材料界的新星,石墨烯是目前已知室溫下最好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱材料,是人類已知強(qiáng)度最高的物質(zhì),具備極高的透光性和極大的比表面積。石墨烯優(yōu)異的性能使得它在多個(gè)領(lǐng)域具備變革潛力,已經(jīng)有所建樹(shù)的領(lǐng)域包括散熱材料、柔性觸摸面板、微型傳感器、二次電池、芯片材料等。
我國(guó)發(fā)展石墨烯具有天然的優(yōu)勢(shì),已探明的天然石墨儲(chǔ)量約5500萬(wàn)噸,居世界首位。
在國(guó)家戰(zhàn)略指引下,我國(guó)石墨烯研發(fā)和專利持有量已在全球占據(jù)一席之地。國(guó)家在“十二五”規(guī)劃中明確將包括石墨烯在內(nèi)的新材料列為重要的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè);國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)已經(jīng)陸續(xù)撥款超過(guò)3億元資助石墨烯相關(guān)項(xiàng)目;國(guó)家引導(dǎo)石墨烯產(chǎn)業(yè)成立了中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,聯(lián)盟成員已達(dá)53家,6位聯(lián)盟常務(wù)理事單位分別對(duì)石墨烯技術(shù)路線、標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)略、專利布局、國(guó)際合作和產(chǎn)業(yè)促進(jìn)進(jìn)行支持和合理引導(dǎo)。
據(jù)記者了解,自2012年開(kāi)始,我國(guó)在石墨烯論文和專利方面居全球首位。目前,我國(guó)石墨烯企業(yè)超過(guò)100家,并在常州、無(wú)錫、青島、深圳等地形成產(chǎn)業(yè)集群。
但是,我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)還面臨技術(shù)轉(zhuǎn)化能力弱、商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域窄等問(wèn)題。周長(zhǎng)益表示,工業(yè)和信息化部將以市場(chǎng)開(kāi)發(fā)遇到的問(wèn)題為導(dǎo)向,以終端產(chǎn)品的需求為牽引,采取一條龍模式,幫助企業(yè)構(gòu)建完善產(chǎn)業(yè)鏈,圍繞產(chǎn)業(yè)鏈配置創(chuàng)新鏈,聚集創(chuàng)新要素,強(qiáng)化上下游協(xié)同創(chuàng)新,提升石墨烯產(chǎn)品的綜合性能,抓住新材料、高端裝備快速發(fā)展及制造業(yè)由大變強(qiáng)的大好機(jī)遇,大力推進(jìn)首批次的商業(yè)化運(yùn)用,力爭(zhēng)把石墨烯打造成新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。
多方合力推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展
11月4日,深圳市先進(jìn)石墨烯應(yīng)用技術(shù)研究院、深圳市石墨烯協(xié)會(huì)揭牌成立,這是深圳市目前獲批的惟一一個(gè)針對(duì)石墨烯應(yīng)用的專業(yè)化研究院。 “石墨烯作為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ男虏牧,在電池、可穿戴設(shè)備、冷凝器等方面的應(yīng)用頻現(xiàn)突破,有望成為下一個(gè)萬(wàn)億級(jí)的產(chǎn)業(yè)。”深圳市副市長(zhǎng)陳彪表示。
深圳經(jīng)過(guò)多年發(fā)展聚集了一批石墨烯的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè),為石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大奠定了基礎(chǔ)。據(jù)悉,華為與曼徹斯特大學(xué)合作研究石墨烯的應(yīng)用合作及石墨烯領(lǐng)域的研發(fā);比亞迪(002594,股吧)正全力研發(fā)石墨烯—磷酸鐵鋰電池;貝瑞特?fù)碛卸囗?xiàng)專利正著手研發(fā)石墨烯儲(chǔ)能電池;烯旺在石墨導(dǎo)電、導(dǎo)熱、防腐等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用研發(fā)處于國(guó)際領(lǐng)先水平,已申報(bào)發(fā)明專利30多項(xiàng)。目前深圳在石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈的兩端已經(jīng)具備了推動(dòng)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的基礎(chǔ),特別是在下游的運(yùn)用中擁有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。
“東旭光電(000413,股吧)正順應(yīng)新材料領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì),將石墨烯作為公司進(jìn)軍新材料產(chǎn)業(yè)的重要抓手,積極進(jìn)行石墨烯產(chǎn)業(yè)布局!睎|旭光電投資負(fù)責(zé)人、北京旭碳新材料有限公司董事長(zhǎng)王忠輝接受記者采訪時(shí)表示。
據(jù)了解,2014年6月,東旭光電與北京理工大學(xué)共同成立了石墨烯研究院。今年3月,東旭光電又與北京理工大學(xué)共同成立北京旭碳新材料科技有限公司,作為石墨烯新材料的技術(shù)研發(fā)、項(xiàng)目孵化和產(chǎn)業(yè)運(yùn)營(yíng)平臺(tái),推進(jìn)石墨烯制備及應(yīng)用技術(shù)的突破。今年7月,東旭光電與中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議,雙方在信息交流、資源整合、戰(zhàn)略規(guī)劃、市場(chǎng)推廣等領(lǐng)域展開(kāi)全方位戰(zhàn)略合作,打造專業(yè)化的石墨烯產(chǎn)業(yè)投融資平臺(tái)——北京東旭華清投資有限公司。
“在石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域,石墨烯透明導(dǎo)電薄膜有望最先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化!蓖踔逸x表示,目前,國(guó)內(nèi)多家科研院所和企業(yè)已經(jīng)掌握石墨烯薄膜的小批量制備技術(shù),但現(xiàn)有工藝設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn),目前正在解決石墨烯薄膜“卷對(duì)卷”生產(chǎn)技術(shù),提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本。
而日前,青島市政府向石墨烯的發(fā)現(xiàn)者安德烈·海姆頒發(fā)證書(shū),大手筆布局石墨烯產(chǎn)業(yè)。目前青島多家高校、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)都開(kāi)展了石墨烯及相關(guān)產(chǎn)品的研究與開(kāi)發(fā),青島高新區(qū)作為中國(guó)北方惟一的國(guó)家級(jí)石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新示范基地,正積極打造以石墨烯為核心,以海洋為特色的新材料科技創(chuàng)業(yè)園,顯示出了良好的發(fā)展前景。
應(yīng)用范圍廣泛
11月3日,北京碳世紀(jì)科技有限公司在江蘇常州召開(kāi)全球首條石墨烯(單層碳原子)噸級(jí)示范生產(chǎn)線建成新聞發(fā)布會(huì)。該生產(chǎn)線產(chǎn)品為單層碳原子材料,且年產(chǎn)量能夠達(dá)到噸級(jí),這在世界范圍內(nèi)尚屬首次。標(biāo)志著單層碳原子石墨烯終于走出實(shí)驗(yàn)室,正式實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
石墨烯實(shí)驗(yàn)室制備的成本高昂,其工業(yè)化制備技術(shù)被全世界科學(xué)家廣泛關(guān)注和研究著,此次碳世紀(jì)技術(shù)團(tuán)隊(duì)開(kāi)拓出一套獨(dú)特的生產(chǎn)工藝,2014年初開(kāi)始建設(shè)石墨烯噸級(jí)示范生產(chǎn)線,至2015年10月底正式建設(shè)完工。
據(jù)記者了解,目前,碳世紀(jì)已經(jīng)在16個(gè)領(lǐng)域開(kāi)展了23項(xiàng)石墨烯下游應(yīng)用技術(shù)的研發(fā),并在潤(rùn)滑、涂料、膜技術(shù)等領(lǐng)域與多家公司展開(kāi)合作,其自主研發(fā)的碳威牌石墨烯發(fā)動(dòng)機(jī)油改進(jìn)劑產(chǎn)品已經(jīng)開(kāi)始量產(chǎn)和銷售。
濟(jì)南圣泉集團(tuán)股份有限公司推出的由石墨烯內(nèi)暖纖維制造的圣養(yǎng)牌多功能服飾則讓石墨烯穿戴起來(lái)。據(jù)圣泉董事長(zhǎng)唐一林介紹,目前,圣泉集團(tuán)已經(jīng)建立起全球首條100噸/年生物質(zhì)石墨烯工業(yè)化生產(chǎn)線,生產(chǎn)的能導(dǎo)電導(dǎo)熱,又能抗菌抑菌的“圣養(yǎng)”石墨烯服飾已經(jīng)開(kāi)始投放市場(chǎng)。而制備石墨烯所用材料均為價(jià)格低廉、數(shù)量龐大、來(lái)源廣泛的農(nóng)作物秸稈,在實(shí)現(xiàn)石墨烯工業(yè)化充分量產(chǎn)之后,將擁有產(chǎn)量和價(jià)格雙重優(yōu)勢(shì)。
深圳烯旺新材料科技股份有限公司推出的石墨烯智能理療護(hù)腰產(chǎn)品,在京東眾籌平臺(tái)上一個(gè)月內(nèi)籌集938萬(wàn)余元,獲得1.2萬(wàn)余名支持者。
而石墨烯潤(rùn)滑油的出現(xiàn),將成為潤(rùn)滑油行業(yè)一項(xiàng)重大的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。石墨烯潤(rùn)滑油不僅節(jié)能減排,沒(méi)有任何大氣污染,而且有利于汽車省油和續(xù)航,實(shí)現(xiàn)企業(yè)和用戶雙贏。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的重視,石墨烯潤(rùn)滑油未來(lái)將會(huì)有更加廣闊的發(fā)展空間
目前已存在石墨烯聚合材料電池,其儲(chǔ)電量是目前市場(chǎng)最好產(chǎn)品的三倍,用此電池提供電力的電動(dòng)車最多能行駛1000公里,而其充電時(shí)間不到8分鐘。石墨烯聚合材料電池的成本將比鋰電池低77%,重量也僅為傳統(tǒng)電池的一半。如果石墨烯材料能夠廣泛應(yīng)用,成本降低、續(xù)航里程和充電時(shí)間減少等優(yōu)勢(shì)突出,將成為未來(lái)電動(dòng)汽車發(fā)展的福音。
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,長(zhǎng)期來(lái)看,石墨烯在電動(dòng)車、柔性電子領(lǐng)域的產(chǎn)品都將成為萬(wàn)億級(jí)市場(chǎng)。在電子信息領(lǐng)域,石墨烯芯片的出現(xiàn)或?qū)㈩嵏补璨牧希瑢⑷祟悗У揭粋(gè)全新的時(shí)代。而短期來(lái)看,海洋工程防腐、電子器件散熱則是石墨烯“最接地氣”的應(yīng)用,帶動(dòng)石墨烯材料制備的快速發(fā)展,為石墨烯在未來(lái)高端領(lǐng)域的應(yīng)用積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。