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實現差異化發展 加速從實驗室走向市場 “黑金”石墨烯産業化提速

被稱為“黑金”“新材料之王”的石墨烯,自2010年其發明者獲得諾獎後,一直被技術專家、科技公司寄予厚望。然而,關鍵技術突破難度大、技術轉化瓶頸較多,使得石墨烯産品還未能全面進入生産和生活。如何讓石墨烯加速從實驗室走向市場?

實現差異化發展 加速從實驗室走向市場 “黑金”石墨烯産業化提速

實現差異化發展 加速從實驗室走向市場 “黑金”石墨烯産業化提速

實現差異化發展 加速從實驗室走向市場 “黑金”石墨烯産業化提速

前沿

被稱為“黑金”“新材料之王”的石墨烯,自2010年其發明者獲得諾獎後,一直被技術專家、科技公司寄予厚望。然而,關鍵技術突破難度大、技術轉化瓶頸較多,使得石墨烯産品還未能全面進入生産和生活。如何讓石墨烯加速從實驗室走向市場?《科技周刊》記者帶你親曆一線,近距離觀察正努力奮進在轉化“臨界點”上的各石墨烯研究機構和産業園。

從實驗室走向市場,石墨烯産業化正在加速

三年前,用石墨烯為原材料打印射頻天線,取代金屬鋁天線,僅僅還是一項遠在英國曼徹斯特大學的科研成果,但現在,它已經在南京開發區新港高新園落地變為現實中的産品,并将在今年底實現6億片的産能。

在鼎騰石墨烯研究院,記者看到,石墨烯射頻天線生産線正在緊鑼密鼓地運行,工作人員使用石墨烯“墨水”(導電漿料),結合傳統的絲網印刷技術,就能在普通白紙上印刷出石墨烯射頻天線。研究院研發部張國興博士介紹,石墨烯是從普通石墨中剝離出來、由碳原子組成的隻有一層原子厚度的二維晶體,石墨烯一層層疊起來就是石墨,厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯。由石墨烯制成的射頻天線,能夠大批量應用在電子标簽和無線傳感器上。

随着物聯網的廣泛應用,生活中越來越多的領域使用到電子标簽。這些标簽是識别個體的身份證,從服裝、食品、日用百貨到汽車行業,幾乎無處不在。“傳統的電子标簽一般以金屬鋁為原料,制造工藝不夠環保、使用壽命不夠長,石墨烯因為具備超薄、高強度、導熱性、導電性、透光性極佳等特性,用它制作的電子标簽,能從更遠的距離感應掃碼器,而且節能環保、質地柔軟,使用壽命更是鋁制材料的3倍多。而由于石墨烯的片狀結構,石墨烯電子标簽還具有易碎防僞功能。”張國興博士說。

研究院董事長賴中平博士介紹,石墨烯射頻天線從科研成果到量産經曆了兩三年時間,目前,研究院孵化的項目公司為一些圖書公司提供圖書智能标簽,為一些企業提供物流監控系統的整套标簽和傳感器,已初步實現産業化。“随着制備技術成熟、産能擴大、成本降低,石墨烯應用産品的規模化生産成為可能,石墨烯從實驗室走向市場正在加速。”賴中平說。

據日前發布的《2017—2018年中國石墨烯發展年度報告》,2017年以來,随着石墨烯産業鍊上遊企業制備工藝的進一步突破,石墨烯産業鍊下遊企業在電子、儲能等領域的應用已初見成效,觸摸屏、加熱膜、防腐塗料等成為企業關注的重點,石墨烯在新能源汽車、生物醫藥等領域的應用也在積極探索中。

由中國經濟信息社研撰的該報告分析,長三角地區是目前國内石墨烯産業發展最活躍、産業體系最完善、下遊應用市場開拓最迅速的地區。

江蘇領跑石墨烯産業,技術專利申請量全國第一

近日,江陰市在“2018年全國企業家活動日暨中國企業家年會”上宣布,将計劃投資78億元,重點建設一個2.35平方公裡的千億級石墨烯産業園。

而在不久前舉行的“2018石墨烯前沿技術高峰論壇”上,相關數據顯示,常州已集聚各類石墨烯企業超過130家,石墨烯原材料制備企業數量占據全國的半壁江山,相關産業産值已超30億元。

與此同時,在“石墨烯之父”諾貝爾物理學獎獲得者安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫的深度參與下,南京鼎騰石墨烯研究院也正在快速起步,目前已設立四大研發中心、9間實驗室,并孵化出多項石墨烯應用産品。

上述《報告》的相關數據亦顯示,江蘇石墨烯企業數量居全國首位,擁有常州第六元素、二維碳素、江蘇同創、新綸科技、中超電纜、南京先豐納米等一批骨幹企業。

2017年,江蘇石墨烯技術專利申請量為6379件,占全國總量的18%,位居全國第一。《報告》指出,作為國内最早進行石墨烯産業化應用的省份,江蘇省已形成相對完整的石墨烯産業鍊,産業化進程全國領先。

但石墨烯作為一種新興材料,關鍵技術突破難度大,技術轉化瓶頸較多,總體來說還處在産業化突破前期。《報告》認為,當前我國石墨烯發展仍存在一些深層次問題,如技術專利量多質輕、下遊“優材低用”問題突出、市場過度熱捧概念、投融資體系仍需完善、标準研制工作相對滞後等。

南京鼎騰石墨烯研究院成立之初,安德烈·海姆亦曾提醒,石墨烯研究仍然在起步階段,石墨烯産品全面進入人類生産和生活,還需較長周期,對石墨烯的産業化,政府和投資者要抱有耐心;康斯坦丁·諾沃肖洛夫也認為,如何将新材料轉化成産品投入到商業應用中去,才是目前中國石墨烯産業真正要面臨的問題和挑戰。

實現差異化發展,長三角應加快産業應用推廣

《報告》稱,我國多省市正在對石墨烯産業進行戰略布局,截至2017年底,已有20多個省市出台130餘條相關政策,結合當地産業優勢和特點,加快石墨烯創新中心建設。未來,我國石墨烯熱點城市與産業園将不斷湧現,産業将向“特色化、差異化”發展,區域分工更為明晰——北京搶占全國石墨烯研發高地,長三角加快産業應用推廣,東北加強攻關原料制備等。《報告》建議,各地應加強前瞻性技術布局,優化産學研協同路徑,以示範工程帶動高端應用,加快标準研制規範産業環境,構建多元化投融資體系,健全高端人才保障機制,搶占未來産業競争制高點。

目前,常州西太湖石墨烯小鎮已率先在石墨烯粉體和石墨烯薄膜兩大基礎性原材料上完成布局。江陰市意欲打造的千億級石墨烯産業園,在産業生态上也提出了“一體兩翼三核心”的建設目标:“一體”即石墨烯産業服務綜合體;“兩翼”即上下遊配套産業;“三核心”即龍頭企業産業引領核心、人才集聚發揮龍頭企業帶動效應,打造全國性石墨烯應用産業化基地。據悉,目前産業園内一些重點企業自主研發的石墨烯防彈衣、石墨烯油水分離等技術與産品,已應用于軍工、海洋裝備、環保等多個領域。

“我國石墨烯相關企業已達4800家,上遊企業産能已經很大,我們必須錯位發展,在下遊應用上有所突破,推動産業良性發展。”賴中平說。全國每年3000噸的石墨烯原材料産能遠遠大于目前的實際使用量,這場“供給側改革”的抓手就是下遊應用。

據介紹,南京鼎騰石墨烯研究院将依托英國曼徹斯特大學諾獎團隊,在新港高新園轉移轉化、引進孵化多家項目公司,目前已設立再生能源及能源儲存、二維散熱材料、二維複合薄膜材料、可穿戴式應用等四大研發中心,并積極籌備生物材料研發中心;同時,已建成石墨烯電子信息材料、高分子複合材料、新能源組件及烯合金等9個實驗室。研究院還将同步推進包括石墨烯射頻天線、石墨烯電路闆、石墨烯顯示屏在内的多個項目的研發創新和産業化。“集成電路離不開電路闆,但目前使用的還是60年前的技術,這是個年産值達2000億元的産業,也是石墨烯産業化應用的絕好機會。”賴中平說。本報記者 蔡姝雯 孫 慶

本文來自新華日報,本文觀點不代表利特納米立場,轉載請聯系原作者。

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