科普專欄 / Information

“石墨烯”是産業轉型升級的催化劑

石墨烯研發及應用是我國少數位于世界前列的科技領域之一。在石墨烯巨大的産業前景以及其廣闊應用市場背景下,湖南應積極搶占科技制高點、大力推進石墨烯商業化發展,讓其成為推動現代産業轉型升級催化劑。

石墨烯的研發及應用正在催生現代産業革命

一方面,石墨烯産業發展能夠有效促進傳統産業轉型升級。利用石墨烯的導電性能适合研發高頻電路,可開發生産超級計算機;利用石墨烯的光學性能制作的光子傳感器,可用于檢測光纖中攜帶的信息;利用石墨烯的透明特性,制造的電闆具有更優良的透光性,可用于開發制造太陽能電池盒液晶顯示屏;利用石墨烯的輕薄特性,可用于制造出超薄超輕型飛機材料、超堅韌的防彈衣;利用石墨烯的光電化學特性,可以取代基于金屬的有機發光二極管和傳統金屬石墨電極。

另一方面,石墨烯産業發展能夠引領戰略性新興産業快速崛起。石墨烯的優異性能有望在現代電子信息科技領域引發一輪革命,具備颠覆當前所有電子設備的潛質,是新一代電子行業的“救命稻草”。同時,石墨烯的發現及其應用,正在催生生物醫藥、新材料和新能源等領域革命性的技術進步,這些領域的新發明、新成果如雨後春筍,如在锂離子電池電極材料、太陽能電池電極材料、傳感器、半導體器件、複合材料制備、透明顯示觸摸屏、透明電極等方面開始廣泛應用石墨烯。

發達國家正在搶占石墨烯研發及産業化的制高點

自石墨烯問世以來,國際上各類研究和産業化發展持續升溫,美國、歐盟、日本、韓國等國家都發布或資助了一系列相關研究計劃和項目,大力促進本國石墨烯技術及其應用。

美國國家自然科學基金會(NSF)和美國國防部高級研究計劃署開展了多項石墨烯研究項目,重點布局石墨烯在超級電容器和下一代更小、更快的電子器件等前沿方向的應用;歐洲作為石墨烯的誕生地,先後開展了歐盟FP7、歐洲研究理事會、歐洲科學基金會的多項研究項目。早在2013年初,歐盟委員會将石墨烯列為“未來新興技術旗艦項目”之一,提供資助用于石墨烯材料研究;日本政府自2007年就開始對石墨烯技術開發項目的資助,富士通公司重點研發石墨烯晶體管領域;韓國政府積極支持本國科研機構和公司開展石墨烯技術研發及商業化應用研究,目前韓國三星的石墨烯專利數量領先于世界。

我國石墨烯産業化發展已經具備世界領先水平

2013年底,甯波墨西科技有限公司和重慶墨希科技有限公司先後建成年産300噸石墨烯生産線和年産100萬平米的生産能力的石墨烯薄膜生産線,将石墨烯的制造成本從每克5000元降至每克3元。這标志着全球第一條和第二條真正實現規模化、低成本、高品質的石墨烯生産線在中國誕生。

我國石墨烯研發和應用的新成果層出不窮。2015年初,浙大成功研發了一種新型、廉價、無毒的鐵系氧化劑,實現了石墨烯制備過程快、成本低、無污染,适用于工業化大規模制備,對拓寬石墨烯應用具有重要意義。中科院重慶綠色智能技術研究院成功制備出國内首片15英寸的單層石墨烯顯示屏,被應用于今年上市的一款名為“開拓者α”的手機,石墨烯觸摸屏、電池和導熱膜等新材料的應用,能夠讓手機充電速率提高40%,電池壽命延長50%,電池的能量密度增加10%。

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