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5G来了,石墨烯的春天来了吗?

蔡金明:小米是2019年9月份投资了墨睿科技,9月份上会,11月份签投资协议。小米产投也说了,我们投资你们是帮助你们,并不是限制你们,所以我们并没有签订这种排他协议。除了小米,包括vivo、OPPO,甚至华为,我们都可以去供货,只要在我们产能能够跟上的情况下。当然小米做了我们的股东,我们可能会有一个优惠的价格。

石墨烯在智能手机上确实有一些运用。早在两年前,华为首次在Mate 20系列手机中加入石墨烯辅助散热;在最新的小米10系列手机上,石墨烯材料也作为导热膜运用在元器件散热中。

实际上,不仅仅是手机。在生活当中,石墨烯的运用领域很广。比如在环保材料中,加入石墨烯可以起到良好的隔热效应;而石墨烯也可以作为导热膜,涂在任何电子元器件上导热性能优异;石墨烯也可以加到锂电池中,这是因为石墨烯的导电性可以利于激活电子活性,实现快充。

G来了,石墨烯的春天来了吗?"

这一切都是因为材料本身的特性。据PingWest品玩了解,石墨烯是世界上最薄却也是最坚硬的纳米材料,导热系数很高,在常温下电子迁移率高于纳米碳管和硅,这意味着它也可以深入到上游的电子元器件和晶体管,而电阻率又比铜或银更低。这也是石墨烯被誉为“黑金”材料的主要原因。

石墨烯是在2004年由英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功地在实验室中的石墨中分离出来,2010年两人获得诺贝尔物理学奖之后,石墨烯走入大众视野。

“实际上,相比之前热炒的‘新材料之王’,石墨烯更像是一种‘工业盐’”,蔡金明告诉PingWest品玩。

蔡金明是墨睿科技董事长,昆明理工大学教授、博导,中科院物理研究所博士、美国橡树岭国家实验室访问学者、瑞士联邦材料科学与技术研究所博士后。而墨睿科技2015年成立,是一家专门从事石墨烯等先进材料应用开发的高科技新材料公司。“成立于2015年的墨睿科技是国内唯一一家覆盖从化学法石墨烯制备到高性能导热膜量产的新材料科技企业。”——墨睿科技在官网上这样写道。

2020年2月,小米产业投资部透露小米投资了从事化学法石墨烯生产的广东墨睿科技有限公司,据PingWest品玩了解,交易在去年11月完成,投资金额为数千万人民币。随后小米10系列就利用了石墨烯高性能导热膜量进行散热控温。

据PingWest品玩了解,目前墨睿科技业务主要集中在四个方向。包括手机导热膜方向的热管理产品研发,动力锂电池性能提升的新能源产品研发,化工石墨烯涂料的先进复合材料研发,以及利用石墨烯的抗菌性的大健康研发领域。

与蔡金明博士的交流过程中,我们有一个感受,就是5G时代来临,随着芯片计算性能的提升,同时也需要更强的辅助散热。石墨烯材料将可能成为今年5G手机场景落地的“拳头级产品”。这也是今年墨睿科技研发的主要方向。

我们也就石墨烯材料如何在国内上中下游,以及终端上具体应用、石墨烯行业发展等问题与蔡金明展开对话。

G来了,石墨烯的春天来了吗?"

蔡金明

以下是PingWest品玩和墨睿科技董事长蔡金明的对话,对话经过不修改原意的整理。

化学法石墨烯制备?

PingWest品玩:我看到我们公司的产品栏目写了粉体、薄膜和应用,是不是说我们的主要业务就分为这几块?

蔡金明:石墨烯目前的量产主要通过两种方法,一种是机械法,一种是化学法。这两种方法制备出来的石墨烯都是粉体状的,但是它的性能和物理化学等各种特性都不太一样。我们今天说的石墨烯导热膜实际上是由化学法石墨烯来制备成导热膜。

首先通过化学反应把鳞片石墨一层一层的拨开,整个过程会涉及强酸、强氧化剂等等。化学法制备是比较难的,目前国内能够用化学法之类石墨烯的厂家也不多。通过化学法制备出石墨烯的浆料后,用涂布机把它涂成薄膜,再在碳化炉和石墨化炉把它烧结成我们所需要的导热膜。

厚的石墨烯导热膜的导热系数比目前主流的人工石墨片要高,而5G的发展对于散热的需求越来越高,我们化学法石墨烯导热膜主要就是针对这种5G产品的散热需求。

PingWest品玩:粉体、薄膜和应用在行业上的应用案例和客户大概是哪些?

蔡金明:墨睿科技是从化学法石墨烯量产、到烧结成膜,再到模切供应手机全链条生产的,目前市面上更多的公司其实是三个环节独立进行。比如化学法石墨烯的制备,目前国内做的比较好的企业有常州的第六元素,上海烯望等。在做导热膜这一块,目前做的比较好的有富烯科技等。在模切这一块就比较多了,因为人工石墨的模切跟石墨烯导热膜的模切其实差不多,目前主流的这些模切厂基本上都可以做模切。大概是这个情况。

PingWest品玩:我理解墨睿科技在产品化上可能有三个方向,那么在哪些方向会比较强一些,还是我们就是一家综合性比较强的公司。

蔡金明:导热膜的制备与应用只是墨睿在热管理领域的一个应用,是目前主推的一个方向。我们还有新能源领域应用,比如说导电液,我们有做石墨烯的导电液,用在锂离子电池当中。还有先进复合材料研发,就是将石墨烯加入到一些高分子材料中,增加这些高分子复合材料的强度,减轻重量,这样我们的一些产品就可以实现增强减重了。最后还有一个方向就是生物大健康领域,石墨烯具备抗菌性和化学稳定性,我们最近开发了一款石墨烯面膜,主要是针对青春痘(痤疮杆菌)和脂溢性皮炎。以上就是我们墨睿科技进行应用开发的四个方向。

实际上,墨睿科技其实不是一个简单的生产石墨烯粉体或者薄膜等原材料的公司。我们从学、研、产、用这几方面做了布局。我们跟学校具有非常紧密的合作,我本身还是昆明理工大学的特聘教授,主要是培养石墨烯行业的一些硕士、博士,这是“学”的部分。然后墨睿科技做石墨烯生产和应用开发,比如刚才讲到的四大类应用,这是“研”。然后,我们会跟下游的企业合作共同进行生产,例如导热膜产品,因为生产涉及很多化工工艺,我们与云南云天化集团合作成立合资公司,各自发挥优势,把导热膜生产出来,这是“产”。产品再推向下游像小米等应用端,这就是“用”,墨睿科技致力于石墨烯的学研产用。

PingWest品玩:您觉得在整个石墨烯行业的流程链条里,最核心的技术攻坚应该是哪部分?

蔡金明:石墨烯从2004年发现到现在也就10多年的时间,而真正被大家看到是在2010年获得诺贝尔物理学奖之后。这之后一些企业不管是概念也好,炒作也好,才开始慢慢开展这方面的应用研究。

从制备上来看,石墨烯的大规模量产还存在不少问题。制备石墨烯的方法很多,有机械法、化学法、化学气相沉积法等。目前大多数用机械法制备的石墨烯,纯石墨烯的含量不高,当然由于石墨烯的存在,也有一些特定的应用方向,但机械法的优势在于成本相对较低。化学法的技术门槛就比较高,是一个多步化学反应的过程,当中有强酸、强氧化剂,还有一些易燃易爆品,所以化学法技术门槛高,真正能解决量产工艺的企业比较少。而像化学气相沉积法制备的石墨烯现在按照平方米来算成本,有的10×10厘米大概卖到1000块人民币,目前用户还主要是科研院所,成本问题解决不了的话,后端的应用也是比较难。

从应用上看,虽然石墨烯是一种性能非常优异的材料,比如说导电性最好、导热性最好、强度最高等等,但是它又是一种新的材料,是第一种二维材料,我们生活在一个三维的空间,要使用二维的材料,寻找一个种不可被替代的应用确实是比较难的。所以真正的拳头型产品目前来看应用还不多。很多时候在一些应用中,石墨烯更多是被当成添加剂使用,有点像炒菜用的盐,主要还是菜,盐只是提升了菜的品质。

这样看,导热膜应该算是石墨烯应用中一个拳头型的产品,一方面是因为石墨烯本身的导热性能非常好,在5G通讯的发展过程当中,对于散热的需求会越来越强。另一方面,石墨烯做导热膜,石墨烯的作用不再是添加剂,是一个由石墨烯为主材构成的产品。

小米是股东,但并不只是手机

PingWest品玩:您刚才提到拳头型产品,石墨烯除了在5G手机的应用,其他的应用案例有吗?

蔡金明:我为什么只说手机,是因为手机市场的需求远远大于我们目前的产能。实际上很多电子产品,比如说笔记本电脑,它里头用的也是人工石墨,如果说石墨烯导热膜的性价比比人工石墨高,为什么不用石墨烯呢?

PingWest品玩:应用可能还是因为成本的问题,我想具体问一下现在的手机厂商里除了小米、华为,还有其他公司会用这种材料作为手机的导热部件吗?

蔡金明:主流的导热其实是人工石墨,它的原材料是聚酰亚胺薄膜,而最好的聚酰亚胺薄膜是美国杜邦公司生产的。这一部分成本占到了人工石墨膜当中的70%。虽然国内现在有一些企业也开始慢慢的生产聚酰亚胺薄膜,但他的性能跟杜邦还是有一定的差距,这个是人工石墨。

再者,受到聚酰亚胺原料的厚度限制,多数人工石墨只能做到40微米,但是目前5G通讯散热需求40微米的人工石墨无法满足,需要多层叠加,就是用双面胶一层层粘起来,算上成品率和人工等费用,一个多层叠加的厚的人工石墨片的成本并不会很低。但是,石墨烯导热膜采用石墨烯浆料涂布,它的厚度是可以定制的。所以同样厚度的厚的石墨烯导热膜的成本可以做到与多层叠加的人工石墨片差不多,但导热性能可以更好,性价比就凸现出来了。

除了小米和华为,其他一些主流的手机厂商也对这个产品非常感兴趣。

PingWest品玩:我明白石墨烯导热膜可能比人工石墨效果更好,问题是一个手机用这个的成本大概是多少?

蔡金明:也就是几块钱的成本。

PingWest品玩:既然它是一个性能非常好的东西,几块钱也并不贵,但为什么用这个技术的手机公司反而却不是很多?

蔡金明:这确实是一个问题。实际上,石墨烯导热膜是一种很新的产品,并不是说大家不想用,而是产能还跟不上,现在只有我刚才聊到的几个公司能量产。墨睿研究石墨烯是从2005年就开始了,然后从2017年开始做石墨烯导热膜的开发。2018年10月份,华为Mate20系列首先采用了石墨烯导热膜。很遗憾当时我们化学法石墨烯导热膜还不能量产,直到2019年11月我们才搭建好生产线,做到批量化生产。目前我们正在与各手机厂商密切的交流与沟通。

PingWest品玩:拿了小米的钱,我们现在是独家供应小米吗?

蔡金明:小米是2019年9月份投资了墨睿科技,9月份上会,11月份签投资协议。小米产投也说了,我们投资你们是帮助你们,并不是限制你们,所以我们并没有签订这种排他协议。除了小米,包括vivo、OPPO,甚至华为,我们都可以去供货,只要在我们产能能够跟上的情况下。当然小米做了我们的股东,我们可能会有一个优惠的价格。

PingWest品玩:OPPO、vivo有过来再继续洽谈过相关的业务吗?

蔡金明:都有在持续沟通,我们也给vivo送测的样本,实际上,OV作为全球性的手机公司,他们都在产品升级下来很大的功夫。而且本身OV是东莞的企业,我们墨睿科技也在东莞,所以跟他们还是有比较好的互动。

PingWest品玩:您刚才提到产能问题,现在咱们的产能大概是多少?

蔡金明:攻克了这些技术之后,我们先建了一条生产线,那么目前我们的产能是6万平方,到2020年年底,我们计划做到10万平方/月。一个平方大概可以用到100台手机上。

PingWest品玩:客户主要是手机公司吗?

蔡金明:目前的客户主要是手机。去年全球的手机的出货量大概是13.7亿部,那么中国的手机出货量大概是4亿部,实际上我们120万平方/年的出货量,还只是满足一小部分手机的需求。

PingWest品玩:感觉导热膜是我们营收中占比最多的一块?

蔡金明:在目前来说,这个就是我们今年导向市场最重要的一个产品。

PingWest品玩:有没有预计过我们今年的收入或者说市场发展空间大概是怎样?

蔡金明:前瞻产业研究院预估,2018~2023年散热产业年复合成长率达8%,市场规模有望从2018年的1497 亿元增长到2023年的2199亿元。其中手机散热约占行业总规模的7%,2018年约为100亿元,受益于5G升级驱动,手机散热市场2018~2022年年平均复合增长率有望达26%。

我们预计3年内导热膜的利润应该有2.5个亿,今年原本规划是5000万左右,但因为现在疫情的影响,可能会有一些滞后。但我们认为三年的这个计划应该还是可以实现的。

石墨烯电池是假的概念吗?

PingWest品玩:刚才我们聊到了石墨烯是“工业盐”这种概念,我想起前几年听到石墨烯的电池很火,现在看这个概念是不是就是一个假的概念。

蔡金明:在2015年,有一个课题组发了一篇论文,在这篇论文里讲到石墨烯电池可以实现快充快放,理论上充电5分钟可以跑800公里等。在实验室内部它确实有一个理论支撑,但是真正要工业化实现那种石墨烯电池生产,不论从成本、从工艺,基本上短期内还是非常困难的。

现在有一些电池当中确实使用了石墨烯,但它还是作为一种添加材料,石墨烯主要用在锂离子电池的正极导电液里。它可以让电池的循环寿命更长一些,同时在快充快放的情况下,保证电池没有很高的温升。有些汽车公司比如说比亚迪,实际上有在用石墨烯导电剂做动力电池。

PingWest品玩:我前段时间看到一个消息说三星可能在2020或2021推出一款配备石墨烯电池的手机,新闻说三星在石墨烯技术上已经取得了突破。

蔡金明:从我的看法,所谓的石墨烯电池,可能主体还是锂离子电池,它可能更多的使用了石墨烯的一些特性。真正革命性的电池产品,我觉得还没有出现。

PingWest品玩:其实政府现在也在鼓励电动车,这方面的业务为什么没有考虑。

蔡金明:有考虑过。最早我们导电剂产品是和一家电池厂合作。但是因为账期太长,从卖出去导电剂到收回款大概短则半年,长的超过十个月时间,我们是一个初创公司,现金流是我们重要关注的,所以我们就没有去做大规模的生产。

小米进来成为我们股东之后,除了手机,我们可能会在可穿戴设备的电池方面去做一些突破,例如蓝牙耳机、手表、手环内置的电池。

另外,小米除了有手机,还有小米生态链,我们也在想和生态链的其他产品结合。

PingWest品玩:是不是说小米以后大部分用电池的产品,都可能会用上这种导电剂产品。

蔡金明:这就要看小米对我们产品的评估了。

PingWest品玩:现在可穿戴设备其实是已经确定的吗?

蔡金明:这是我们定下来的目标,我们正在往前推,但具体推到什么样的程度,或者市场的接受度能有多少,我现在还不能保证。但是这确实是我们要推的一个方向。

PingWest品玩:其实添加剂这种概念,我在网络上也看到一种说法,他们认为这种加入材料的方式技术门槛很低,然后行业同质化也很严重。

蔡金明:这确实是一个问题。目前市面上很多做石墨烯的公司都是生产机械法的石墨烯,产品也是简单添加复合,看起来同质化严重。但在我看来,机械法制备石墨烯的技术门槛看似低一些,简单复合好像也不难,但要把石墨烯用好,还是很有挑战的。比如目前机械法制备的石墨烯含量不到5%,那能不能通过技术提升到20%,这就是对技术提出了新的要求。又例如刚才说的导电剂,锂电池是很多材料共同作用的结果,并不是加进去石墨烯就能提升性能,要有效果,需对石墨烯和锂电池有很深的理解,才能让各种材料配合好,达到性能的提升。另外制备高分子复合材料,怎么把石墨烯与基材混合均匀保证更好的性能,也是很考验理论积累和实际技术的。

另外化学法的石墨烯,市面上只有三五家可以做,就意味着它要求很高的技术,对化学反应有非常精确的控制,对产生的尾液做到零排放。我们和云南云天化集团合作,共同解决了化学反应精确控制的工艺。另外,云天化生产的浓硫酸是我们的一种原料,生产的尾液云天化可以用于其它化工生产,这样就实现了零排放,环保成本也大大降低。这样的性价比,才可以与市面上的同类产品PK。

燥热与前景

PingWest品玩:能不能介绍一下我们现在的研发团队的规模?

蔡金明:墨睿科技不包括子公司目前不到40个人,研发团队有20多个人。其中有4个国家高层次人才,3个国家千人计划,2个省千人计划。20多个人当中有9个博士,其他都是硕士或者本科以上,硕士大概是一半以上。另外,我们这个团队从2005年就开始做石墨烯研究。

PingWest品玩:公司研发的投入大概有多少?

蔡金明:墨睿科技自身80%左右都投入在研发,这不包括对外的投入,例如我们与云天化集团共同成立合资子公司做导热膜,投入是很大的,这也是我们融资的原因。我们从2015年成立到现在,研发方面大概投入了几千万。墨睿前期主要都是研发投入,但在2020年,我们导热膜大规模在手机上应用后,应该会有比较多的营收。

PingWest品玩:感觉你们是一家很有技术背景的公司,但又有一种多年没有被人发现的感觉,然后一直也没着急做营收,直到去年才找到了小米做A轮,然后开始做批量生产,这一点上我不是很理解。

蔡金明:实际上我是从2005年就开始做石墨烯,2014年从国外回来,那时国内做石墨烯的企业已经很多了,当时的感觉就是真真假假,我就觉得我都做了10年的石墨烯了,应该把我学的这些东西真正应用起来,所以在做了很多的这种调研之后,我们在2015年的10月注册了广东墨睿科技,2016年10月我们跟东莞市道滘镇政府合办了一家道睿石墨烯研究院,那时候我们有了一些前期投资投入,2017年7月份研发平台建立。通过一些研发产品的开发拿到了Pre-A轮,之前实际上都是我们股东自己的一些投入,然后2019年8月深创投先进来,9月小米产投进来。2020年我们算是真正有产品转化的一年,能够批量生产,而且可以做盈利。所以之前几年可能都算是在一个积累的、开发的阶段。

PingWest品玩:最后一个问题,前几年感觉听到石墨烯的概念比较多,大家就炒“新材料之王”,国家层面其实会有一些政策去支持。然后感觉最近石墨烯这种概念好像少了,去年可能有一些,就是这种“工业味精”的概念,从你们专业的角度来说,怎么看过去这几年石墨烯技术的发展,以及未来它会是一个什么样的方向?

蔡金明:石墨烯最早在科研界是非常热的。在诺贝尔奖出来之后,咱们国内对石墨烯的一些炒作也开始变多。经过市场一段时间的热炒热捧,最后又发现并没有太多革命性的产品出来,于是近期市场就渐渐冷静下来。

不过我觉得国家层面对石墨烯的认识非常清楚,这是一个好的东西,那么就去支持它的发展, 国家层面制定的规划是一如既往的,这个没有变冷或变热。

石墨烯毕竟只有10多年的时间,我们需要给这种新材料一定的时间去成长,去发展。我觉得现在实际上是一个比较好的阶段,大家慢慢的能够客观冷静的去看待这个事物,思考石墨烯真正能够给市场带来什么。

石墨烯导热膜100%原料都是石墨烯,导热性又比现在用的材料好,满足了5G时代的发展需求。我认为这就是一种拳头型的产品。我相信在未来,如果一系列能够代替原有产品、性价比更高、不易被取代的石墨烯产品能够开发出来的话,石墨烯肯定是有非常大的前景。

本文来自品玩,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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