被誉为“梦幻新材料”的石墨烯已走出实验室,迈入量产时代。石墨烯专业企业Graphene Square在庆尚北道浦项市蓝谷国家产业园区建成石墨烯薄膜量产工厂,这是韩国首次尝试基于工厂设施实现大面积石墨烯连续化生产。
在竣工典礼上,Graphene Square首席执行官、首尔大学化学系教授Hong Byung-hee(54岁)向《朝鲜经济》表示:“竣工并非终点而是新起点”,并强调:“该工厂建成后,石墨烯单价成本可降至试点阶段的六分之一。”
石墨烯是一种碳原子构成单层蜂窝状结构的材料,因其兼具超薄强度与优异导电导热特性而备受产业界关注。凭借这些特性,其应用前景广泛涵盖加热烹饪设备、电子设备及数据中心散热管理(热管理)、显示屏、传感器及二次电池等领域。
Hong Byung-hee被视为引领韩国石墨烯研究的顶尖学者。他先后在浦项科技大学(POSTECH)取得学士、硕士及博士学位,随后赴美国哥伦比亚大学师从石墨烯领域权威学者金菲利普(Kim Philip)进行博士后研究,为石墨烯研究奠定基础。归国后,他先后任教于成均馆大学,并于2011年加入首尔大学化学系,持续开展大面积合成与转移技术等产业化研究。
Hong教授于2012年创立的Graphene Square公司,2021年与庆尚北道及浦项市签署投资谅解备忘录后,将总部从水原迁至浦项。浦项工厂总投资额达420亿韩元,建筑面积6,308平方米。该公司2023年完成190亿韩元B轮融资,今年4月又获得160亿韩元上市前投资。
通过大面积连续CVD工艺实现量产
浦项工厂的核心优势在于大面积连续化生产。该公司基于Hong博士全球首创的化学气相沉积(CVD)石墨烯工艺构建了量产体系。CVD技术通过在高温环境下将碳均匀沉积于基材表面,可制备高纯度材料。
该公司指出,单位成本能降至试产阶段的六分之一左右,主要基于以下原因:生产规模扩大使单位面积固定成本摊薄;从批量试产转向连续化生产线提升设备利用率;以及实现物流、搬运和检测环节的自动化。
然而降低制造成本与客户实际感知售价是两个独立问题。量产初期需增加客户质量认证及检验筛选费用,若初期需求不足,成本节约未必能立即反映在售价上。该公司预期将形成良性循环:降低价格壁垒吸引更多客户,规模效应提升设备利用率和生产良率,进而推动成本下降。
Hong先生表示,浦项工厂投产后年产能可达30万平方米石墨烯。以足球场面积计算,30万平方米相当于42个球场,若转换为A4纸张则约480万张。
当前主要挑战在于生产良率与周期。Hong表示未来三至四个月将引进核心设备,随后需三至四个月稳定良率。考虑到客户质量验证流程,预计明年末至2027年初可实现量产交付。
三星、LG、SK海力士与浦项制铁正密切关注
Hong教授指出,石墨烯将在加热与散热产品领域率先融入日常生活。采用石墨烯薄膜作为发热元件时,可实现产品表面均匀发热的设计;而其快速传导与分散热量的特性,则使其成为电子设备及数据中心的理想散热材料。

Hong Byung-hee首席执行官与graphene radiator。这款graphene radiator在2023年全球最大IT展会CES上荣获最高创新奖项。/图片由Hong Areum提供,浦项特派记者
该公司凭借采用石墨烯技术的家电产品已在海外展会崭露头角,graphene radiator便是典型代表。这片超薄石墨烯薄膜的整个表面均可作为发热元件,最高可产生约75摄氏度的热量,其能效较传统radiator提升30%以上。凭借此项技术,该产品斩获全球最大IT展会CES 2023“最佳创新奖”,并入选美国《时代》杂志“2023年度最佳发明”榜单。
随着成果不断积累,产业界兴趣日益浓厚。除政府及地方官员外,三星电子、LG电子、浦项制铁控股等合作企业代表均出席竣工仪式,表明潜在需求方的大型制造商正密切关注石墨烯实际应用于零部件和产品的阶段。
石墨烯的应用已从工业材料延伸至生物领域。Hong教授指出: “当石墨烯尺寸缩小至数十纳米(nm,十亿分之一米)以下时,便形成’石墨烯量子点’。基础研究发现,这种量子点对治疗儿童痴呆症、肌萎缩侧索硬化症(卢伽雷氏症)及帕金森病具有潜在疗效。”他补充道:“我们还计划在浦项实现石墨烯量子点的量产。”
Hong教授预测,石墨烯产业终将发展为钢铁、硅产业般的庞大领域。“二十年后,每个家庭至少会拥有十件石墨烯电子设备,”他强调,“而浦项正在为此奠定基础。”
选择浦项作为“石墨烯谷”的初衷,正是为了构建长效产业生态。他补充道:“这里能将浦项科技大学(POSTECH)等顶尖科研基础设施与高技能制造人才汇聚一处,”并强调“通过整合资源,我们可打造韩国版匹兹堡模式——以卡内基梅隆大学为核心,实现高校、科研与制造业的深度融合。”
“石墨烯与材料产业需要十年规划”
Hong教授指出:“石墨烯等新兴材料产业要发展,国家政策需要长远眼光。”他对政府当前以人工智能(AI)为核心的产业政策表示担忧。“当前氛围仿佛所有产业都将被AI取代,但显然存在AI永远无法涉足的领域,”他强调,“AI能替代部分环节,却无法取代整体。”
Graphene Square公司积极运用AI进行质量视觉检测、缺陷识别及烹饪配方推荐。但洪教授指出:“AI是重要工具,构建基础设施固然关键,但AI本身不应成为产业目标。”
他进一步阐述:“若仅将AI列为国家议程,耗时漫长的新材料产业将难以萌芽,材料与生物等领域人才可能丧失斗志,质疑’我的专业是否多余?’”并强调:“钢铁、半导体和石墨烯都需具备至少十年前瞻性的政策。”
Hong先生强调:“在浦项,只要一家工厂动摇,数百个工作岗位就会消失,当地商业区将遭受直接打击。”他补充道:“这类地区需要的不仅是人工智能,更需要国家层面的多元产业协同发展战略。”
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