开讲啦!听80后博士谈石墨烯的“冷”与“热”

这个团队的科研人员2008年,便掌握了石墨烯粉体制备技术,四年后成立了面向未来航空技术的石墨烯及应用技术研究中心。这个创新主体成立以后,中国航发航材院的石墨烯及应用技术开始步入快速发展阶段。

这个团队的科研人员2008年,便掌握了石墨烯粉体制备技术,四年后成立了面向未来航空技术的石墨烯及应用技术研究中心。这个创新主体成立以后,中国航发航材院的石墨烯及应用技术开始步入快速发展阶段。

这个团队培养出了以40多名年轻博士为骨干的100多人核心创新团队,后来又突破了大尺寸石墨烯薄膜制备技术、石墨烯铝合金、石墨烯钛合金、石墨烯橡胶材料等关键技术,并成立了石墨烯及应用研究中心。目前已形成40多个研究方向,8年累积开发新材料200余项。

它就是中国航发航材院

开讲啦!听80后博士谈石墨烯的“冷”与“热”

主讲人介绍:王旭东,男,博士,1980年6月出生于内蒙古通辽市。中央企业青年联合会委员、现任航材院铝合金所石墨烯课题组组长、中航装甲科技有限公司总经理、天津市东丽区科学技术委员会副主任(挂职)、北京工业大学硕士导师。

拥有“国家重点基础研究发展计划(973计划)”、国家科技支撑计划、国家自然科学基金项目、军品配套、重点型号、关键材料攻关等项目研究经验。2014年开始带领团队研发了系列化的石墨烯铝导线材料,开发的8C05和8C12两种牌号石墨烯铝导线材料成为我国第一种进入国家标准的石墨烯工业应用产品,2016年实现成果转化收益1亿元;开发了我国第一代系列化石墨烯轻质装甲材料,突破了多项核心材料技术,解决了关键技术问题,为我国新型装备研制,现有装备技术水平提升做出了重大贡献;在石墨烯改性钛合金方面,在我国首次提出了高导热石墨烯钛合金材料的概念,成功将钛合金材料的导热系数较现有材料提高了21.7%;利用石墨烯高导热性能开发了新型石墨烯电子封装材料,为我国卫星TR封装雷达的研制提供了材料基础。

工作至今获得多项国家和省部级奖励:全国质量协会奖(2014)、全国六西格玛项目发表赛冠军(2015)、“中青年科技创新先锋人才称号”(2016)、中国科协求是杰出青年成果转化奖(2017)等。

曾有人断言,如果说20世纪是单晶硅(电气)的世纪,那么21世纪就是石墨烯的世纪。我们可以发现,从石器时代到青铜时代、从钢铁时代到单晶硅(电气)时代,人类技术进步的每一次突破,都和材料技术的发展有密切的关系,而石墨烯是被科学家公认的下一代革命性、战略性材料。

厚度仅为0.334 nm石墨烯具有一系列优良的特性。“最坚实”:石墨烯是有史以来被证实的最结实的材料,其强度是钢的100多倍。“导电最快”:石墨烯也是已知材料中电子传导速率最快的材料。此外,石墨烯还具有97.7%的透光率——透光最好,并且导热率最好,导热率达5000 W/(m·K)。

2004年,安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫通过机械剥离法发现了石墨烯的存在。2010年,两位科学家获得了诺贝尔物理学奖。自此,石墨烯开始走进大众视野。

赢在起跑线的石墨烯研究团队

石墨烯刚被发现时,知晓这种材料的人并不多。1956年就成立的中国航发北京航空材料研究院(以下简称中国航发航材院),由于任务的需要,2006年成立了包括3D打印、材料基因组、石墨烯,三个面向下一代装备的先进材料及制造的创新中心。

经过两年的努力,2008年,中国航发航材院的科研人员便掌握了石墨烯粉体制备技术,四年后成立了面向未来航空技术的石墨烯及应用技术研究中心。这个创新主体成立以后,中国航发航材院的石墨烯及应用技术开始步入快速发展阶段。

中国航发航材院的石墨烯研究团队培养出了以40多名年轻博士为骨干的100多人核心创新团队,后来又突破了大尺寸石墨烯薄膜制备技术、石墨烯铝合金、石墨烯钛合金、石墨烯橡胶材料等关键技术,并成立了石墨烯及应用研究中心。目前已形成40多个研究方向,8年累积开发新材料200余项。

为推进石墨烯应用技术研究和产业化,2016年中国航发在航材院近10年石墨烯及应用技术基础之上联合北京市,采用央地联动模式成立了新型创新主体——北京石墨烯技术研究院,打通技术链、融合产业链,将石墨烯应用技术推向产业化。

2017年,北京石墨烯技术研究院正式进入建设期,北京市政府为我们协调了试验基地,成立了全国第一个石墨烯创新技术中心,建成了中国第一条面向工程应用的石墨烯应用技术中试基地,这个中试基地共有18个实验室,占地8800平方米。英国正在准备建设国家级别的石墨烯工程创新中心,将以北京石墨烯技术研究院的中试基地建设为蓝本。

在中国航发航材院深厚积累的基础上,北京石墨烯技术研究院完成了12项科技成果转化,累计完成科技成果转化合同7.5亿,已经执行了4.5亿。

北京石墨烯技术研究院之所以可以如此快速地推动石墨烯的成果转化,其中很重要的一个原因就是盘活了各方资源。一方面吸引了社会资本可以以股权等方式进入,另一方面也给予了科研人员虚拟股权,从绩效激励上调动科研人员的积极性,提升了我们的造血能力。从某种程度上说,这也是北京石墨烯技术研究院从中国航发航材院“另起炉灶”后的优势所在。

向世界输出石墨烯发展的中国方案

石墨烯是一个典型的军民两用材料。在军民融合的倡导下,北京石墨烯技术研究院有一部分科研人员专门做军用技术开发,作为国防重点实验室,技术领域涉及飞机、发动机等特殊材料,并由此扩展到船舶、航空航天、核工业等领域。另外一部分科研人员,则进军国民经济主战场,进行新能源电池、铝合金电缆等民用材料的开发。

在2014年,北京石墨烯技术研究院的科研人员,突破了石墨烯铝合金电缆技术,将石墨烯材料加入铝合金里面,在世界范围内第一次实现了石墨烯和金属的完美融合,制备出石墨烯增强或改性金属基复合材料。

目前,我们已经把这项技术输入给了新疆的一家企业,目前,已实现产业化,2018年将累计实现1000吨生产,但面对国家每年上百万吨的需求,未来将有巨大发展空间。

北京石墨烯技术研究院以自身在石墨烯产业化生产方面的先进水平,吸引了国外三个高水平的科研团队,包括两位英国皇家工程院院士和诺贝尔奖获得者康斯坦丁·诺沃肖诺夫。

北京主创新,京津冀主平台、全国大网络

北京主创新,京津冀主平台、全国大网络,是我们今后发展的一个重要蓝图。海淀区已经形成了北京石墨烯创新技术集中地,以北京石墨烯技术研究院为中心的15公里的半径范围内,囊括了北京大学、清华大学、北京航空航天大学、中国航发航材院等石墨烯技术优势科研资源,还有提供检测的机构,以及华为研究院、航天城等用户单位,满足了石墨烯创新技术对人才、设备和试验的系列化需求。

除了这些方便可及的资源以外,北京主创新还体现在对中小型技术企业的孵化上。目前我们正在中关村房山新材料产业技术推进建立104亩的种子企业孵化基地。推进石墨烯技术先从最初的创新单元开始,然后再孵化成体量比较小的创新型企业,最后再成长为行业的独角兽企业。

北京主创新的另外一个维度是服务北京,我们不仅要把技术变成企业,还要把技术与北京的需求相结合。以燕山石化为例,这个位于北京市的大型央企,为市民提供了大量的供气、供暖等服务。现在,由于化工原材料的利润空间非常有限,燕山石化也面临着转型升级的生存考验。现在,我们利用自身的技术优势来支持这类传统化工企业进行升级,进而支持它转型。而与此同时,燕山石化的转型发展也势必将推动北京整体的转型发展。

京津冀主平台,则是指在北京把相关技术培育成熟,然后再转到京津冀,推动京津冀地区的创新发展。目前在天津市东丽区已建成厂房面积77400平米的规模化产业集群,投资40亿。

同时,根据产业技术的发展需求北京石墨烯技术研究院已经形成了北到鸡西,南到深圳,西到新疆的全国大网络。针对西部能源资源比较密集的优势,在新疆乌鲁木齐落地了石墨烯铝合金电缆项目,在银川市落地了石墨烯正极材料项目,在长三角地区和珠三角地区落地石墨烯电子材料项目。

石墨烯的“冷思考”

中国航发航材院从2006年开始就开始研究石墨烯,但彼时的石墨烯几乎无人问津。2010年,石墨烯的发现者获得诺贝尔奖,石墨烯市场迅速引来无数资本进入,在中国表现得尤为明显。

石墨烯“热”起来以后,一方面引起了社会和政府的重视,而另一方面,目前鱼龙混杂的现状可能会不利于石墨烯整个行业的发展。

作为整个行业的一份子,其实我很希望石墨烯的发展是一种“百花齐放,百家争鸣”的状态,这有利于彼此的良性竞争。但现实情况是,有些人盲目地进入石墨烯市场,因为自身对石墨烯的研究和了解不够,导致了他们的发展状态没有很理想,而这些人反而将自身的失败归结于石墨烯,从而唱衰石墨烯。这是我个人非常不愿意看到的情况,因为这会影响普通大众对石墨烯的信心。

包括石墨烯铝合金电缆、石墨烯改性锂电池等在内的所有新产品在推向市场的过程中,一定会经受大众对其信任度的考验。所以,行业的信心需要每一位身处其中的从业者以身作则,从点点滴滴的积累中将这份信任建立起来。否则,整个行业的发展都会变得步履维艰。

此外,北京石墨烯技术研究院作为将产、学、研、用、融进行有机结合的一个整体。“创新驱动、需求牵引、协同发展”,这十二个字是我们遵循的发展方法,这三组词,也正好构成了主、谓、宾的结构。创新驱动,是解决好内部人员的创新问题,提升自身的造血功能;需求牵引,就是要搭建好平台,将企业、市场的需求牵引进来,而不是直接去做市场和销售;协同发展,则是做好技术服务,为政府、企业和市场进行技术输出,从而调动各方资源,促进彼此的共同发展。

北京石墨烯技术研究院作为一个连接前沿科技和市场需求的平台,不仅让可以让教授们心无旁骛地进行科研,同时还让科学技术走出实验室、走近老百姓的生活,打通产、学、研、用、融各通道,为我国科学体系的建设贡献一份自身的力量。

本文来自创新创业中关村,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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