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石墨烯破解产业瓶颈需实现下游规模化应用

石墨烯导电添加剂在动力电池应用已形成万吨级的量产,比如比亚迪汽车采用石墨烯锂电池。“降成本、提性能,石墨烯不仅提升了电池的性价比,而且加速了充电时间,但在电容量上没有明显突破。”

2015年3月,全球首批量产石墨烯手机在重庆问世,据称该手机触屏更灵敏续航更久。

2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,在实验中成功地从石墨中分离出石墨烯,两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

从实验室到成果初显的十年间,石墨烯的发展似乎在极速前进。业界人士认为,作为一种理想的替代型材料,石墨烯一旦实现产业化其规模至少在万亿以上。

“石墨烯应用于手机触摸屏,最好的特性是透明、柔性的可以弯曲。目前常州和重庆推出的手机只是把石墨烯膜用在普通显示面板上,并未真正发挥石墨烯的优势。”中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春告诉记者,相关企业正在研发下一代产品,使其实现柔性可弯曲、可穿戴。

石墨烯破解产业瓶颈需实现下游规模化应用

提升石墨烯的产业技术创新能力,紧盯企业发展需求和共同利益,正是联盟成立的初衷。

全球并购迈出产业发展关键一步

3月中旬,联盟率领贝特瑞、正泰集团等四家上市公司代表参加西班牙举行的第五届石墨烯国际会议,并走访意大利、瑞典两个直接参与欧盟石墨烯旗舰计划的石墨烯中心。欧盟石墨烯旗舰计划旨在把石墨烯和相关层状材料从实验室带入社会,预计10年内投资10亿欧元,以期振兴欧洲制造业,并解决就业问题。这标志着,联盟制定的“全球并购、中国整合”的中国石墨烯产业发展战略迈出关键一步。

中国在全球石墨烯研发及产业化竞争中并不落后,李义春的感慨并非空穴来风。他向记者讲述了一个小插曲:

在石墨烯国际会议关于国际石墨烯标准的讨论中,欧洲石墨烯旗舰计划标准项目负责人Dr.Norbert Fabricius拒绝和中国讨论标准。经过联盟几番努力,才勉强同意中国代表介绍中国制定石墨烯标准情况。从中国石墨烯的研发、产业直至标准制定,联盟标准委员会主任、中科院金属研究所任文才研究员,深入浅出地介绍了中国在石墨烯领域取得的成绩和影响,赢得了现场的掌声和国际同行的尊重。

“Dr.Norbert Fabricius当场邀请任文才参加下一轮标准讨论,并欣然允诺参加将在青岛举办的‘2015中国国际石墨烯创新大会’。”李义春称,这是中国在联合制定国际石墨烯标准方面迈出的重要一步。

不仅赢得了国际话语权,联盟还收获了实质性进展。意大利工业技术研究院石墨烯实验室与青岛国际石墨烯创新中心达成合作意向,拟在青岛建立“石墨烯导电浆料生产基地”,并计划同贝特瑞公司合作开发“全石墨烯负极动力电池”。

“此行最大的收获是,联盟同查尔姆斯理工大学副校长、旗舰计划工作组负责人签订了战略合作备忘录。”说到欧洲之行,李义春语速加快,“双方将定期举办合作论坛,并就建立创新平台、推进技术转移、联合研发展开合作。”

联盟成员角色明确各展所长

没有国家资金支持,一个自发而成的技术创新合作组织为何有如此大的吸引力和凝聚力?

“依托联盟的资源集聚优势,优选具有石墨烯产业应用基础的地区,与地方政府共建石墨烯产业创新示范基地,不仅聚集了石墨烯研发与产业化资源,还强化了上下游企业间的互动与合作。”李义春说,清华大学紧盯产业技术路线,中科院金属研究所负责标准战略,中国科学院宁波材料技术与工程研究所布局专利,南京科孚纳米技术有限公司牵头国际合作,北京现代华清材料科技发展中心则聚焦产业促进。

联盟成立后,向科技部、工信部提交了《关于石墨烯低成本规模化制备技术及应用研发重大项目建议书》,指出石墨烯产业化的关键技术问题,并明确了石墨烯材料的近期产业化目标:重点实现石墨烯材料的低成本规模化制备技术;石墨烯材料作为添加剂在电池、塑料、涂料等领域中的应用,以及石墨烯透明导电薄膜在柔性显示器件中的应用。

在摸底调查国内外专利情况后,联盟对国内石墨烯专利的申请和布局进行规范指导;针对投资市场炒作石墨烯概念,联盟制定石墨烯标准化路线图以正视听;打造科技创新服务平台、公共测试平台、公共研发平台,打通科技成果转化的瓶颈……

政策引领、标准先行、创新示范、平台搭建、布局专利,让产学研企用在一个平台上对话、互动,联盟绘制的产业发展路线图,让石墨烯的发展之路变得明朗。

破解产业瓶颈需实现下游规模化应用

现实的情况是,中国石墨烯的发展水平同步于全球,但欧美研发的原始性创新成果更多。目前,《science》和《natrue》约有400多篇关于石墨烯的文章,中国发表的只有四篇,而且欧美的论文专利引用率较高。

“但中国产业化的步伐比国外要快一到两年,石墨烯应用市场在中国潜力巨大。”李义春解释说,石墨烯在传统产业的改造升级上,显示出很大的竞争力。

作为“工业味精”,石墨烯被添加到橡胶、塑料等各种材料中,显著提升了传统产业的性能。“大家认为石墨烯有望拉动万亿产业链,很多企业也希望石墨烯提升产品的附加值和竞争力。乐观估计,五到八年内,中国将通过石墨烯拉动并形成万亿产业链。”

2015年被称为石墨烯产业元年,专家预测有望形成3—5亿元销售值,带动50—100亿元的传统产业升级。

李义春透露,石墨烯导电添加剂在动力电池应用已形成万吨级的量产,比如比亚迪汽车采用石墨烯锂电池。“降成本、提性能,石墨烯不仅提升了电池的性价比,而且加速了充电时间,但在电容量上没有明显突破。”

2013年,宁波墨西形成300吨石墨烯粉体生产线,常州二维碳素和重庆墨西实现石墨烯薄膜的中试生产。虽然石墨烯规模化制备工艺得到较大突破,一如专家所言,石墨烯产业化问题依然。李义春也坦言,石墨烯产业最大的瓶颈仍在下游应用,还没有一个领域能实现石墨烯的规模化应用。

“实现下游某一两个应用领域的突破,是当前石墨烯产业化工作的重中之重。”李义春认为,近几年,石墨烯有望在高端添加剂、导热材料、透明导电薄膜等领域实现应用上的突破。而在活性石墨烯材料、柔性有机太阳能电池、石墨烯纤维材料等领域,面临的技术问题多、难度也较大,产业化的时间相对更长。

在李义春看来,我国需尽快启动石墨烯重点研发计划,集中攻坚应用的关键技术问题;选择若干应用领域,打造从材料制备到终端产品的全产业链示范。此外,他呼吁建立石墨烯国际合作专项基金,鼓励中国企业走出去;设立创新引导专项基金,力促科技成果转移转化,并加强对石墨烯创新基地和人才的支持。

本文来自OFweek电子工程网,本文观点不代表石墨烯网立场,转载请联系原作者。

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