深圳离石墨烯等新材料产业化之路还有多远?

“公司从投入到产出回报只有4个月,目前已经实现批量生产,预计明年产值过亿。”深圳市本征方程石墨烯技术股份有限公司董事长刘剑洪告诉记者,该公司去年8月成立,不到一年便大批量生产。

深圳石墨烯

9月12日,深圳市华科创智技术有限公司董事长喻东旭参加了南京举办的新材料资本技术峰会。他发现,来自深圳的企业格外耀眼:全国最具代表性的300多家新材料企业参会,深圳就有100多家,不仅数量多,也最活跃。

喻东旭曾在联想和比亚迪工作过,新材料行业的发展现状让他想起上世纪90年代在北京中关村看到的一个广告牌“中国离信息高速公路有多远?”那时中国互联网刚刚起步,如今,已渗透各个产业链。“新材料产业的发展需要一个酝酿的过程,找到差异化的 痛点 了,产业自然会爆发,也才能创造利润”。喻东旭说。

“近年来,深圳市新材料产业取得了令人瞩目的成果,产业规模由2010年的590亿元增至2015年的1500亿元。”深圳市新材料行业协会秘书长李音近日告诉记者,目前深圳新材料领域以高校和科研机构为依托的创新载体达110多家,上市企业近40家,国家高新技术企业超400家,新材料领域申报相关专利超过1万余件,编制或参与制定标准400多项。

“科学家取得一点成果,产业界就说有重大突破,就开始嚷嚷应用的问题,这会误导很多投资者和创业者,风气也会变得浮躁。”深圳化学化工学会理事长、深圳大学化学与环境工程学院教授刘剑洪表示,前沿的科学研究引领产业的方向,但材料研究十年磨一剑,真正的产业化应用还有很漫长的路要走。

1 、深圳领跑全球石墨烯下游应用市场

在深圳,一批市场规模大、技术能力强的创新型企业已深度介入新材料应用领域,与新材料产业形成有效联动:光启拥有全球首条实现量产的超材料生产线,并已平稳运行3年,年产能达10万平方米;华讯方舟近期成功研发世界首块石墨烯太赫兹芯片;华为与曼彻斯特大学共同开发ICT(信息、通信和技术)领域的下一代高性能技术,研究如何将石墨烯领域的突破性成果应用于消费电子产品和移动通信设备……

在李音看来,当前新材料产业领域最亮眼的是石墨烯。石墨烯应用领域广泛,比如在无人机上就有广泛的应用空间。

对于专注应用型无人机研发和生产的深圳洲际通航来说,如何让无人机适合火场的高温、台风天的大雨等复杂的作业环境,是他们面临的首要问题。洲际通航选择的是采用碳纤维打造无人机外壳。洲际通航CEO黄瑞锋说:“碳纤维能给予无人机高强度结构,让它们能长期在恶劣环境使用。”

石墨烯作为一种新型高性能材料,在新一代信息技术、新材料、新能源、生物和节能环保产业以及未来产业均拥有广阔的应用前景,与其中锂离子电池、超级电容、导热、触摸屏、复合材料、光伏行业等细分领域的突破发展联系紧密。

深圳市经济贸易和信息化委员会相关负责人告诉记者:“石墨烯与深圳产业结构高度契合,为实现上下游产品的良好对接,推动石墨烯迈向产业化、规范化、标准化提供了强大的产业基础和市场需求。”

该负责人表示,在良好的营商和创业环境下,深圳科研院校和企业在石墨烯领域的研发生产应用已经自发开展,特别是下游应用市场在全球占据领先地位,产业链的两端已具备发展石墨烯产业的基础条件。

李音也告诉记者,深圳已经领跑石墨烯产业发展。“我们很早地就打破了技术壁垒,赢在了起跑线上。深圳在石墨烯领域的专利申请量与创新大国美国、以色列相近,有了这个基础,深圳的石墨烯发展也就不用再受到外国制约”。

2、“冒险者”摩拳擦掌,但产业化太难

新材料产业的前景让很多企业摩拳擦掌,但真正做到应用还有很长的路要走,这吸引了一些“冒险者”。

“曾经有一个做建筑的企业,想将石墨烯应用到建筑材料上,于是他们来找我,说要买一些石墨烯。”这让李音有些哭笑不得,石墨烯只是一种材料,要将它应用于某一个特定的领域,需在前端配套相应的研发工艺和设备,从而生产出有针对性的产品,这个过程完整且复杂。

深圳南山一家工业无人机研制企业负责人告诉记者:“我们用石墨烯作为工业无人机电池的原材料,理论上各项参数都达标了,续航时间相比普通锂电池增加好几倍,但飞机就是飞不起来,石墨烯作为原料不太稳定。”

“产业化太难了。”李音直言,不能否认研究机构的研究成果,但其是否迎合市场方向、产业化能否成功,仍然有待考量,实验室的成功和产业化的成功是两回事,科技成果产业化牵扯到研发设备、制造工艺、人员配备等多方面因素。

“有了方向,才能迈出第一步,不过,如果方向一开始就错了,就会越走越远。”李音认为,材料领域研制周期长、资金投入大、对人才要求高,没法走捷径。她同时表示,“一旦一个材料研发成功, 吃 它十几二十年都没问题,剩下的就是不断升级和改良材料的问题”。

在新材料领域,研发失败的永远比成功的多,能做出产品的企业更是少之又少。“做出产品了,还得把它卖出去,如果连下家都找不到,只能 等死 。”李音说,新材料领域比很多人想象的要复杂。

“新型技术一出现,市场常常会一哄而上,带来投资的膨胀泡沫期。”深圳贝特瑞新能源材料股份有限公司董事长贺雪琴表示,其公司与另外几家新材料重点企业发起的深圳市先进石墨烯应用技术研究院,可以让他们通过引进国内外研究成果与深圳现有产业对接,推动石墨烯在深圳本土落地。

3、 市场需要什么,深圳企业就生产什么

近年来,深圳新材料产业进入快速发展阶段。据深圳市新材料行业协会统计,2012年深圳新材料产业规模约850亿元,约占全市工业销售产值的4.13%;2013年深圳新材料产业规模约1020亿元,约占全市工业总产值的4.68%;2014年产业规模约为1200亿元。2015则达到了1500亿元,年增长率20%。

李音坦言,虽然与国内不少省市相比,深圳不具备新材料资源优势,但市场的大方向赋予了深圳必须领先的职责,市场端不断倒逼材料、设备以及工艺进行变革。“市场需要什么,深圳的企业就生产什么,这是深圳新材料产业的发展特点。”

新材料是技术革命与创新的基石,是支撑先进制造业发展、推动产业升级的革命性力量。《中国制造2025深圳行动计划》已将推进新材料的研发及产业化纳入重点领域,其中,石墨烯应用技术研发公共平台建设更是纳入重点项目。

记者从深圳市经贸信息委了解到,在即将出台的深圳市战略性新兴产业发展“十三五”规划中,也关注了新材料的应用示范。

材料领域的创新,对于中国制造业掌握更多话语权非常关键。喻东旭很早就认识到这一点:“我在联想和比亚迪工作时,一到旺季许多关键材料就容易缺货,几乎所有依赖进口的材料价格都在涨,智能手机所用ITO(氧化铟锡)材料的定价权大都掌握在美日德等国企业之中,中国企业以代工装配为主。”

喻东旭走过全世界许多地方,发现配套最完善、创新力最强的还是深圳,能保障企业在最短时间做出一个产品。于是他在龙岗区创办了华科创智,希望将一种名为银纳米线的材料快速产业化,推向全世界。 今年8月,华科创智的柔性透明电极研发团队入选2016年市海外高层次人才孔雀团队(第一批),带头人是公司联合创始人、香港科技大学教授温维佳。华科创智的产品之一是智能调光膜。记者9月14日在华科创智展示厅体验这一产品,只需用遥控一按,所有透明的玻璃一下子变雾化,隔开了外部空间,十分科幻。

这种智能调光膜使用的“秘密武器”是银纳米线,它采用聚合物分散液晶(PDLC)作为显示结果,两层柔性透明导电薄膜(银纳米线膜)作为电极,在外加电压的调解下,瞬间实现透明和不透明的切换。

喻东旭认为,新材料公司需要靠技术+产业化“两条腿”走路,缺一不可。“技术不能被过分强调,不能做到产业化对接、找不到应用场景,技术便不能产生价值,就像是搁到抽屉里的论文,花了大量的钱也没用”。

李音告诉记者,深圳新材料领域中已经取得一些成绩的企业创新力超强,不仅不吝投入去搞研发,并和高校紧密合作,同时紧贴市场,具有敏锐的市场嗅觉。

样本

专注石墨烯基础研究的本征方程:“产品合格了,我们才敢创业”

“公司从投入到产出回报只有4个月,目前已经实现批量生产,预计明年产值过亿。”深圳市本征方程石墨烯技术股份有限公司董事长刘剑洪告诉记者,该公司去年8月成立,不到一年便大批量生产。

为什么能够如此高效?这得益于刘剑洪和团队十余年的研究,以及五年的市场检验。按照他的说法:“直到别人认为我们的产品合格了,我们才敢创业。”

刘剑洪的另一个身份是深圳大学化学与环境工程学院教授。从2002年开始从事碳材料的研究,刘剑洪和研究团队从单层石墨烯的制备到应用步步攻关,最终掌握了石墨烯在电池电极材料、电子导电材料和超细粉体材料等关键材料领域应用的关键技术,完成了规模化试验。目前,他的团队已经申请获得了中国、美国、日本、欧洲等国家和地区发明专利40多项。

深圳不少业内人士表示,石墨烯产业化面临的主要瓶颈是应用研发,而在刘剑洪看来,只有把基础研究做扎实才可能让石墨烯材料真正发挥其优越的性能,公司才会具备产业应用优势。

“石墨烯是由碳原子构成的单层厚度的二维晶体,只有单层晶体才能发挥石墨烯材料的各种优越性能,即使两层叠加物理性质也会下降100倍。”刘剑洪表示,目前国内不少企业宣称能批量生产石墨烯,但不少生产出来的都不达标,不算真正的石墨烯。

本征方程研发的产品包括石墨烯包覆铜纳米粒子,该技术能使铜粉具有抗氧化能力,替代中金岭南目前使用的贵金属银粉与贵金属银包铜粉,使产品成本大幅下降。刘剑洪表示:“银粉每公斤价格在3000至4000元,使用石墨烯包覆铜只需要1000多元,未来在电子行业将会大规模运用。”

在动力电池的应用方面,本征方程掌握了石墨烯包覆石墨锂离子电池负极材料的关键技术,容量可达到500毫安时/克,而一般负极材料容量只有360毫安时/克。因此,使用了石墨烯技术的动力电池,其体积会变得更小。此外,在隔膜涂布上涂上石墨烯粉末,锂离子穿透能力显著加强。

“石墨烯作为一种材料也有不足之处,比如它的分子结构强度低。”刘剑洪称,石墨烯不仅是要有单层的结构,还要有稳定的形态,他的团队计划突破二维材料制备的技术,制作均匀的二维薄膜,之后将深入研发其在半导体、太阳能、LED、芯片等领域的应用。

他告诉记者,为了保持技术的先进性,本征方程还将建立研究院,依靠自身的力量和海内外科研单位深入合作。“在同海外的合作中,我们可以看到该领域最前沿的动态,这是我们引领未来产业最基本的战略。”

对话

深圳市经贸委相关负责人:争取国家石墨烯创新中心落户深圳

笔者日前从深圳市经济贸易和信息化委员会(下称市经贸委)获悉,《国家石墨烯创新中心规划方案》已报国家工信部,争取石墨烯创新中心落户深圳,致力于石墨烯产业的创新和应用。创新中心落户深圳,将如何为深圳石墨烯产业化提供助力?

记者:目前深圳具有代表性的石墨烯领域的企业、研究机构有哪些,他们有何特别之处?

市经贸委:2015年11月,深圳市先进石墨烯应用技术研究院、深圳市石墨烯协会揭牌成立,石墨烯应用技术研究院成为深圳市首个以石墨烯研究为主旨的系统性、开放式、专业化的石墨烯应用技术研究平台。

研发专利领先,规模化生产起步,是目前深圳石墨烯产业的发展特点。许多企业和研究机构都开展了石墨烯研究,并申请了相关专利。

其中,清华大学深圳研究生院在石墨烯及其复合材料制备技术、石墨烯在储能和导热器件中的应用进行了深入的研究;比亚迪正全力着手研发石墨烯—磷酸铁锂电池;中国宝安集团控股的贝瑞特公司拥有多项石墨烯发明专利,其作为国内最大的锂电池负极材料生产商,已着手开展石墨烯储能电池的研发进程;深圳粤网节能公司已研发成功公斤级单层石墨烯量产解决方案,主力生产石墨烯粉体和薄膜材料;烯旺在石墨导电、导热、防腐等多个领域的应用研发处于行业领先水平。

记者:在发展石墨烯产业方面,深圳现有政策和未来展望如何?

市经贸委:结合深圳优势和产业发展现状,我们在发展石墨烯产业上的工作思路是以市场为导向,有所取舍、重点突破。

首先是发挥规划引导作用,推动产业发展。2011年以来,我委与市发改委、市科创委共同落实新材料产业的规划和政策,分别采用直接资助、贷款贴息和股权资助等多元化方式在企业技术中心、工程实验室、技术攻关、产业链关键环节提升和产业化等方面支持企业和研究机构突破核心关键技术,有多个石墨烯的项目获得资助。我们会逐步完善和优化政府政策体系,为石墨烯产业发展打造更好的产业发展环境。

其次是建设石墨烯创新中心,突破核心关键技术。我们以深圳市先进石墨烯应用技术研究院为基础,通过积极推动建立“石墨烯创新中心”,搭建国际领先的石墨烯应用技术研究平台,引进国内外石墨烯领域顶尖研究团队的石墨烯研发成果进行产业化转化。打造国际一流的先进石墨烯技术创新高地、人才集聚高地和产业发展高地。

记者:在石墨烯相关标准制定等方面,深圳有何计划?

市经贸委:我们将推动标准制定,鼓励应用示范。鼓励研究机构和企业与国家部委和机构合作,积极参与石墨烯国家标准制定等顶层设计工作,与其他地区开展石墨烯研发应用合作。此外,开展石墨烯材料的应用推广,鼓励华为、比亚迪等大型优质企业开展具有示范性、导向性的行业应用,形成示范效应,培育一批在石墨烯应用技术和产品领域的知名企业。

本文来自南方日报,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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