产业化“破茧” 石墨烯有望形成万亿产值

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石墨烯,2004年首次从石墨中分离得出,是目前世界上已知的*薄的材料,几乎完全透明,具有良好的导热、导电性能。

为推动石墨烯产业化,中国石墨烯产业技术创新战略联盟日前在京成立。该联盟由清华大学、中科院金属研究所、北京现代华清材料科技发展中心等核心单位发起,联合国内从事石墨烯研发、产业化的22家法人机构。联盟成员包括6所高校、4家中科院研究所、17家企业,基本囊括了国内石墨烯研发及产业化的主流单位。

或撬动万亿市场

作为一种新型的纳米材料,石墨烯以其独特的结构、力学和电子性质,在药物投递、肿瘤治疗等生物纳米技术领域有着广泛的应用前景。它是目前人类已知强度*高、韧性*好、重量*轻、透光率*高、导电性*佳的材料。

分析认为,首先,石墨烯如果取代硅,有望让计算机处理器的运行速度快数百倍。其次,石墨烯有望引发触摸屏显示器产品的**,制造出可折叠、伸缩的显示器件。再其次,石墨烯可以推动超级电容器发展,使得同等体积的电容扩充5倍以上的容量。此外,石墨烯加入锂电池电极中能够大幅提高导电性能。石墨烯因其超出钢铁数十倍的强度,也有望被用于制造纸片般薄的超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣和“太空电梯”的缆线,在这些领域将引发**性的突破。

作为一种技术含量极高的碳材料,石墨烯在半导体、光伏、锂电池、航天、军工、LED、触控屏等领域都将带来一次材料**。由于售价高昂,石墨烯目前尚未产业化。有分析认为,作为一种理想的替代型材料,石墨烯一旦实现产业化其产值至少在万亿以上。

中国产业优势明显

中国具有发展石墨烯产业得天独厚的条件。数据显示,我国石墨矿储量占世界总储量的75%,生产量占世界总产量的72%,是我国少有的几种具有国际竞争优势的矿产之一。

论坛上,各科研单位专家和企业代表认为,石墨烯在我国的应用前景十分广阔,现在行业正处于从技术向商业演变的关键时期。但从实际情况来看,成本和工艺问题的存在使得石墨烯短期内无法形成真正的商业规模,在应用领域来看,锂电池和环保涂层材料有望是国内石墨烯应用领域未来的一大突破口。

石墨烯的制成需要有尖端的制备工艺,目前业内主要有四种制备方法,分别是机械剥离法、外延生长法、氧化石墨还原法和气相沉积法(CVD)。前三种的原材料均为石墨,CVD法原材料则为甲烷居多。由于制造成本相对较低,目前业内多采用机械剥离法和氧化石墨还原法制造石墨烯。

中科院宁波材料所石墨烯研究团队研究员周旭峰表示,目前国内对石墨烯的应用前景颇为看好,多个领域都准备跃跃欲试。但从实际情况来看,制造工艺不稳定和成本居高不下,仍是石墨烯走向产业化*需要解决的问题,从制造工艺来看,目前业内的四种方法均有各自的优势和缺陷,产业技术路径仍在探讨之中。周旭峰认为,由于产业链相对较短,环保和储能领域有望成为率先实现石墨烯商用。

在相关政策扶持方面,工信部原材料司副司长高云虎表示,在编制新材料产业“十二五”发展规划的时候,石墨烯还没有目前这样热门,产业应用前景也并不明朗,因此在规划文本、产品目录中没有把石墨烯作为主要重点,但随着技术和应用的突破,下一步会统筹研究并予以考虑。

产业化难题待破

业内专家指出,石墨烯目前整体主要还处在研发阶段,制备石墨烯的技术工艺还不太成熟,而且成品面积相对较小,不能适应工业化应用。各国对于这个新兴材料还处于一个**布局期,整个产业链也还没有形成。我国在石墨烯基础研究方面已经十分突出。

有关研究显示,截至2012年底,我国发表的石墨烯论文数量已经超过美国,名列世界首位,而且部分团队的研究成果受到了世界各国的高度重视,被引用达数千次之多。飞速发展的还有我国的石墨烯**数量,无论从**受理数量,还是优先权**数量来看,我国都是仅次于美国的世界第二大国。这意味着,一方面我国企业高度重视石墨烯技术开发并积极申请**保护,另一方面也表明世界其他国家对我国石墨烯市场相当关注。

然而,在石墨烯产业化道路上存在诸多现实问题,一方面尚未具备规模化生产能力,产品成本高;另一方面石墨烯还未真正形成下游的应用和需求。因此现在既要尽可能降低成本实现规模化生产,又要尽快在产业化应用上实现突破。目前进行石墨烯研究的主要是高校院所等研究单位和少数中小企业,研究力量比较分散,要尽快实现石墨烯产业化,必须通过技术创新和产学研协作,建立一条完整的涵盖石墨烯研发、规模化身材干旱、下游应用等全产业链环节的技术路线和公共科技服务平台和测试平台,通过全行业的共同努力,共同突破关键的技术难题以及在应用领域实现突破,并不断提高技术水平和管理水平。

据了解,石墨烯产业联盟的组建宗旨是为了整合协调产业资源;以推进低成本石墨烯及装备的技术进步和产业化为目标,建立上下游、产学研信息、知识产权等资源共享机制;建立与政府沟通的渠道及人才培养、国际合作的平台;推动标准、评价、质量检测体系的建立,促进成员单位的自身发展,提升低成本石墨烯的整体竞争力,从而达到推动石墨烯产业发展的目的。

石墨烯作为ITO导电膜的替代性材料曾被触摸屏行业高度关注。石墨烯技术可以使得显示屏具有柔性,但由于手机等智能终端的产业链太长,产品的成形需要电路板、机身材料等整个供应链的配合。理论上讲这些东西在实验室内已经可以实现,但要商用还需要一定的时间,不仅因为成本离谱,良率问题也很不乐观。业内人士表示,三星电子前期在这方面投入了大量的研发资源,原计划在今年要推出一款类似的概念产品,但目前三星已经推迟了该计划的发布,显示出该领域的技术仍有很长的路要走。

记者采访了解到,在中国石墨烯产业技术创新战略联盟即将成立时,石墨烯概念股已经“集体出动”,大造声势,集体炒作痕迹明显。此次论坛上,包括金路集团、金发科技、澳柯玛、伟星新材等在内的多家上市公司也纷纷派代表出席。

为此,业内人士也提醒,“新材料从开发到应用是一个漫长过程,在美国,一种材料从开发到*终应用一般需要10~20年时间。科研开发要沉得下来,切忌老是浮在表面。”