石墨烯产业化全球抢跑,河北机会几何

盘点河北的新材料产业,石墨烯是其中颇受关注的一个。不久前我省相关规划提出,将建设14个战略性新兴产业示范基地,其中提到,依托唐山高新技术产业开发区等,建设石墨烯材料及应用产业示范基地。

石墨烯产业化全球抢跑,河北机会几何

    英太石墨烯科技股份有限公司董事长尚太国(左)向客户推介石墨烯产品。 河北日报记者 田瑞夫摄

 石墨烯产业化全球抢跑,河北机会几何

    建华集团的石墨烯生产线。建华集团供图

加快建设经济强省、美丽河北,就必须按照省第九次党代会的要求,坚定走加快转型、绿色发展、跨越提升新路。围绕加速培育发展新动能,我省提出要积极培育壮大先进装备制造产业、新材料产业等七大新兴产业集群。

盘点河北的新材料产业,石墨烯是其中颇受关注的一个。不久前我省相关规划提出,将建设14个战略性新兴产业示范基地,其中提到,依托唐山高新技术产业开发区等,建设石墨烯材料及应用产业示范基地。

发展石墨烯产业,面临着与全球同步竞争的过程。国外看,美、英、韩、日、欧盟等均将石墨烯研究提升至战略高度;国内看,江苏、重庆、宁波、青岛等省市纷纷布局石墨烯产业。

《中国制造2025》明确提出,我国石墨烯产业到2020年要形成百亿元的产业规模,2025年达到千亿元的产业规模。

从500千克级到百吨级 河北进入石墨烯量产第一阵营

“你们可能想不到,这里面的东西只重1克!”从案头拿起一个200多毫升的塑料罐,唐山建华集团总裁孟英告诉记者,里面的黑色粉末就是石墨烯。

这是一种神奇的物质:韧性最强,与一根猫须等重的石墨烯做成吊床,可承受住一只猫的重量;厚度最薄,一根头发丝的直径大概等于十万层石墨烯叠加;电阻率最小,室温下传导电子的速度比已知导体都快,几秒钟就能给手机充好电……

为了获得这种物质,科学家们曾经进行过各种试验。最终,英国科学家安德烈·盖姆用胶带从石墨上把它粘了下来,并因相关研究而获诺贝尔物理学奖。

同科学家最初的艰难探索不同,孟英一出手就站到了产业前沿。2013年10月,建华集团建成了当时全球最大的石墨烯生产线。

这条产能500千克的产线,是与北京交通大学合作的,后者承担了国家973石墨烯科研项目,产线主要用来对科研成果进行中试。

这条产线一问世,就引发了极大关注。因为石墨烯产业化的第一道难关,就是如何实现量产。科研人员探索了很多技术路线,但普遍存在缺陷。建华集团所采用的氧化还原法,被认为在成本和生产效率方面占有显著优势。

孟英,一个建筑检测行业起家的民营企业家,从企业自身转型发展出发选择了石墨烯产业,同时也为河北在该材料领域参与国际竞争占据了一席之地。不过,孟英没有想到,自己一起步要面临的全球竞争激烈程度超乎预料。

资料显示,目前,全球已有80多个国家和地区投入到石墨烯材料及其应用的研发中。其中,美、英、韩、日、欧盟等均将石墨烯研究提升至战略高度。在参与研发的数百家公司中,不乏IBM、英特尔、通用、杜邦、三星、波音等巨头的身影。

在国内,江苏、浙江、重庆等地,也纷纷把石墨烯列为战略性新兴产业,大力推动项目落地,打造相关产业基地或园区。

如此背景下,建华集团开始谋划上马一条产能5吨的生产线。当设计完成后,却发现南方某地一条年产300吨的产线即将投产。5吨规模怎么能和300吨规模进行竞争?推翻原有设计,建华集团最终于2014年12月建设了一条100吨的生产线。

这条产线进一步奠定了河北在石墨烯产业的地位,河北藉此率先进入石墨烯量产第一阵营。

其后,全国各地纷纷上马数百吨乃至上千吨的产线。但市场上的产品鱼龙混杂,业界人士认为,其中很多并不属于纯粹的石墨烯,而是介于石墨和石墨烯之间的材料。

中科院国家纳米中心研究员智林杰就持类似看法。他表示,要推动石墨烯产业健康发展,从技术角度来看,首先需要一批石墨烯企业静下心来,将石墨烯制备做好,因为制备技术优化是石墨烯高品质应用的前提。

相比之下,在国内少数几家能够实现石墨烯量产的企业中,建华集团的产能已经算不上最大的。但孟英认为,自己产品的综合性能仍然能够占据市场前列,不仅质量优异,性能稳定,且性价比优越。

建华集团因此赢得了业界的认可。处于石墨烯研究前沿的澳大利亚蒙那什大学李丹教授选择与其合作。2015年,建华集团与蒙那什大学、李丹教授三方合作,在澳大利亚成立了SUPERAG公司,致力于石墨烯相关研发。

从降低成本到拓展应用 技术创新突破瓶颈制约

石墨烯从2004年被获取到2010年获得诺贝尔奖,只用了6年时间,创下了诺奖获奖史第二快的速度。但石墨烯从实验室走向产业化的道路,远没有获奖过程那么顺利。

2013年,建华集团建成500千克中试线时,石墨烯的市场价格为每克2000元。孟英曾一度十分欣喜:“按照这个价格销售,一年不就能收入十个亿吗?”

但遗憾的是,而今,建华集团不仅100吨的生产线利用率很低,就连500千克的中试线也经常停工。

“瓶颈问题有两个,一是下游企业不会用,二是制备成本太高。”作为在我省率先涉足石墨烯产业的领军者,孟英感触深刻。他把全部身家投入了这个行业,但截至目前,石墨烯尚未让他见到回报。

孟英的感受,正是整个石墨烯产业所面临的共同难题。石墨烯作为一种新材料,光实现自身的量产还不够,还需要下游应用的快速拓展。

下游应用之所以没有像预期的那样爆发,原因是多方面的。一是石墨烯价格太高,下游用不起;二是试验室的成果很漂亮,但放大之后的产业化成果却并未达到理想要求;三是下游企业在使用石墨烯的具体技术环节还存在障碍。

面对整个行业的难题,一些专业人士甚至自问:石墨烯是否真有那么好?而陷入逆境的孟英,则坚持把进一步的技术创新作为突破口,加快了技术研发。

为此,建华集团以研发中心主任吴洪鹏博士为首,组成了自己企业内部的研发团队,加快技术攻关,降低石墨烯制备成本,并自2015年起,开始大力拓展下游应用研究。

在国内,建华集团的研发“朋友圈”也在不断扩展,先后和三四十所院校,或者来自这些院校的专家团队建立了合作关系。建华集团还成立了国内首家石墨烯产业院士工作站,以及博士后工作站。

得益于技术上的创新突破,而今建华集团的产品,从按克计价到按千克计价,成本已经大幅下降。与此同时,企业在石墨烯应用领域取得的成果在不断增加,目前已取得12项国家专利。

在建华集团的展室内,工作人员问现场的参观者:“闭合电路中,如果用橡胶替代一段导线,电灯还会不会亮?”“橡胶是绝缘体,怎么会导电呢?”参观者发出疑问。结果,按下按钮,电灯却亮了。原来添加石墨烯之后,可以使包括橡胶、水泥在内的很多传统材料具备新的性能。

吴洪鹏介绍,建华集团的科研成果中,有相当数量可以对传统产业带来颠覆性的改变。如果推广开来,将为河北传统产业加快转型升级提供新的支撑。

布局未来,建华集团还先后和来自美国、澳大利亚的专业研究团队展开合作。其中,在自身的石墨烯粉体产业路线之外,集团计划引进的石墨烯水处理膜材料及石墨烯水凝胶技术,近日即将在唐山开始中试。此外,在澳大利亚成立的公司,则将主要用于引进和转化石墨烯超级电容器技术和石墨烯气凝胶技术。

进入企业两年多,遭遇整个行业所共有的瓶颈问题之后,吴洪鹏也有过困惑和迷茫,如今却觉得越来越有希望了。

从独门独户到产业集群 集聚社会资本共拓产业新局

从2014年入驻建华大厦,英太石墨烯科技股份有限公司董事长尚太国已经等了两年。而今,关于石墨烯防腐涂料的研发终于完成。

试验值显示,新产品耐盐雾时间可达3800至4000小时,达到国际领先水平,产品可以广泛用于海洋工程、港口建设、高铁等大型工程。

采访时,尚太国正在紧锣密鼓进行系列准备工作。委托知名机构所做的产线设计已经完成,订购的设备也即将到位。他计划明年开春将产品推向市场。

业界分析,防腐涂料和锂电池等五项下游应用,是当前石墨烯最具竞争力的领域。伴随着英太的脚步,河北也进一步站到了石墨烯应用领域的前沿。

事实上,建华集团加快下游应用研发的同时,还建设了孵化器和众创空间,以此集聚社会资本共同开拓石墨烯产业。

其中与庞大集团联手成立的烯润科技公司,专注于石墨烯润滑油的研发,产品于去年下半年开始进入市场。今年以来销量已达3000吨,营业收入达到8500万元。

如今兼任建华集团副总裁的尚太国发现,因为石墨烯向下游延伸具备多样性,使得建华集团就像一只能孵蛋的母鸡,在科研上每突破一个领域,都可能随之催生一家科技型中小企业。

熟悉互联网领域的王孟昭,也投身于石墨烯向下游应用拓展的工作中。他出任总经理的冀东石墨烯科技发展有限公司,则聚焦于用石墨烯进行微环境治理,公司先后推出了防雾霾口罩、本色纸、治理甲醛的喷剂等系列产品。

目前,王孟昭正在通过各种途径开展市场认可度调查,收集用户体验,以便对产品进行调整。他透露,接下来将重点锁定技术成熟度最高的汽车用喷剂领域,开拓蓝海。

在滦县,一个石墨烯煤化工产业园正等待项目签约;在路北区,唐山航天科技园石墨烯研发生产基地项目开始试运营;在曹妃甸区,一个石墨烯橡胶复合材料产业园区即将启动……

记者走访中感受到,唐山的石墨烯产业,正在从一家企业的创新,向一个产业的聚集演进。而且,这种态势还在不断向周边区域扩展。

2015年12月,京津冀石墨烯产业发展联盟成立,整合三地资源,确立了三地分工合作、产业协调发展的新局面。

对此,河北工业大学副校长殷福星认为:“这标志着京津冀石墨烯产业协同创新发展进入了一个新阶段,一定能助推京津冀三地合力创新石墨烯材料产业化关键技术和下游产品示范推广。”

本文来自河北日报,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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