《電子技術(shù)應(yīng)用》
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石墨烯未來路在何方,?

2017-03-06
關(guān)鍵詞: 石墨烯 未來

 最近幾年,有關(guān)石墨烯的新聞一直都備受關(guān)注,,不論是歐盟選定石墨烯旗艦研究項(xiàng)目作為首批技術(shù)旗艦項(xiàng)目之一,,還是習(xí)近平主席訪英期間參觀曼切斯特大學(xué)國(guó)家石墨烯研究院等,,它的每一次出鏡都在撩撥著大眾的心弦:石墨烯進(jìn)步一小步,,世界將進(jìn)步一大步,。

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經(jīng)過多年科學(xué)研究的積累,我國(guó)石墨烯企業(yè)的產(chǎn)業(yè)化步伐不斷加快,,制備工藝呈現(xiàn)多元發(fā)展,,已有少數(shù)企業(yè)具備石墨烯產(chǎn)品的規(guī)模化生產(chǎn)的能力,。但是,我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)目前存在企業(yè)規(guī)模小,、應(yīng)用化程度低,、炒作氛圍濃厚等等。近日,,國(guó)內(nèi)新材料知名媒體針對(duì)我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)化之路到底該如何走,,采訪了行業(yè)內(nèi)一些知名專家和企業(yè)家,讓我們一起聽聽大牛們?nèi)绾握f,。

未來石墨烯的制勝之路必然是從分散走向集約

——中科院院士,、北京大學(xué)教授劉忠范

中科院院士、北京大學(xué)教授劉忠范在接受采訪時(shí)指出,,不論是石墨烯的基礎(chǔ)研究還是產(chǎn)業(yè)化的前期研發(fā),,我國(guó)對(duì)石墨烯的關(guān)注度最高、研究隊(duì)伍最龐大,。2011年以來,,我國(guó)研究人員發(fā)表的石墨烯文章總數(shù)和專利申請(qǐng)數(shù)量已經(jīng)穩(wěn)居世界第一位。但我國(guó)對(duì)于著眼未來,,需要時(shí)間,、耐心和資金投入的研究做得太少,比較急功近利,,這是我國(guó)石墨烯研究和英國(guó)有差距的原因之一,。

英國(guó)和歐盟的石墨烯研究投入相當(dāng)集中,并且在政策導(dǎo)向上致力于把大學(xué)里的基礎(chǔ)研究和企業(yè)密切結(jié)合起來,。如曼切斯特大學(xué)國(guó)家石墨烯研究院的經(jīng)費(fèi)投入就與我國(guó)自然科學(xué)基金的投入不相上下,,而2013年啟動(dòng)的歐盟石墨烯旗艦項(xiàng)目的十年總投入達(dá)10億歐元,。這樣的投入方式使得資源更集中,也可以做點(diǎn)大事,。

相比之下,,我國(guó)的石墨烯研究基本上屬于自發(fā)性的群眾運(yùn)動(dòng)模式,一大堆人搶一塊很小的蛋糕,,投入非常分散,,缺少國(guó)家層面的全局性規(guī)劃,這樣就很難布局長(zhǎng)遠(yuǎn)的目標(biāo),。實(shí)際上,,這種投入方式帶來的常常是表面上的繁榮,并且造成人力,、物力和財(cái)力資源的極大浪費(fèi),。所以我國(guó)要實(shí)現(xiàn)石墨烯真正的繁榮發(fā)展,必然是要把大家整合起來發(fā)展,,從分散走向集約,。

石墨烯不能“一藥治百病”,踏實(shí)做好研究才是關(guān)鍵

——華僑大學(xué)陳國(guó)華教授

華僑大學(xué)陳國(guó)華教授指出,,石墨烯因其獨(dú)特屬性一直以來都是研究熱點(diǎn),,吸引了包括地方政府和眾多下游企業(yè)在內(nèi)的大量關(guān)注。他認(rèn)為石墨烯雖然被譽(yù)為“即將顛覆二十一世紀(jì)的新材料”,,但它只是一系列的材料品種,,其本質(zhì)是一類碳材料,在產(chǎn)業(yè)化過程中應(yīng)結(jié)合不同品種的不同特性來具體進(jìn)行,,而不能“一藥治百病”,。

陳國(guó)華教授還表示,當(dāng)下的石墨烯研究成果無論在理論還是產(chǎn)業(yè)化上,,都存在過多的炒作,,如科研方面追蹤性論文多而原創(chuàng)性工作偏少,產(chǎn)業(yè)化方面資本市場(chǎng)的涌入,、過度炒作夸大宣傳,、將石墨烯作為治百病的靈藥,這些在給大家?guī)砗芏嗪锰幍耐瑫r(shí),,也造成了急功近利的弊端,,產(chǎn)業(yè)化虛假繁榮的泡沫,給石墨烯帶來了一定的負(fù)面影響,。陳國(guó)華教授特別強(qiáng)調(diào),,應(yīng)用研發(fā)應(yīng)該沉下心來,踏踏實(shí)實(shí),做到盡善盡美,,不可急于求成,。

“石墨烯讓手機(jī)幾秒鐘充滿電”說法不靠譜

——寧波墨西科技首席科學(xué)家劉兆平博士

采訪過程中,針對(duì)當(dāng)下十分火熱的“石墨烯可讓手機(jī)幾秒鐘充滿電”這一觀點(diǎn),,寧波墨西科技有限公司首席科學(xué)家,、中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員劉兆平博士提出了自己的觀點(diǎn):石墨烯在鋰電池領(lǐng)域的應(yīng)用毋庸置疑,可以很好地改善電池充放電性能,,但也絕不像這般神奇,,能幾秒鐘讓手機(jī)充滿電。石墨烯是個(gè)好東西,,它極佳的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能給材料界帶來了極大的震撼,,但如今媒體和資本市場(chǎng)過度炒作這一噱頭,導(dǎo)致石墨烯出現(xiàn)虛假繁榮,,并不是好現(xiàn)象,。

他談到:“目前,石墨烯在鋰電池中最為可能的應(yīng)用主要包括以下三方面:一是作為導(dǎo)電添加劑,,技術(shù)上沒有任何問題,,主要是考慮性價(jià)比;二是電極復(fù)合材料,當(dāng)前已經(jīng)有諸如高性能磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合制劑材料和超級(jí)電容器用得活性炭/石墨烯復(fù)合電極材料,,經(jīng)過兩三年的研發(fā)可以進(jìn)一步開發(fā)高容量的納米硅/石墨烯復(fù)合負(fù)極材料;三是最為集流體改性涂層,,增強(qiáng)電池充放電性能,這一應(yīng)用也是需要考慮性價(jià)比,。

未來石墨烯應(yīng)用的發(fā)展將主要集中在兩個(gè)層面:一個(gè)是日常用品領(lǐng)域,石墨烯需要降低生產(chǎn)成本,、提高適用性,,如電池、涂料,、塑料,、油墨等;另一方面,基于石墨烯自身獨(dú)有的特性開發(fā)出相適應(yīng)的,、新的電子產(chǎn)品,,如柔性顯示。未來三到五年之內(nèi),,我們應(yīng)該能看到,。”

“石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)該做減法”

——中科院山西煤炭化學(xué)研究所陳成猛博士

中科院山西煤炭化學(xué)研究所教授陳成猛博士在采訪中指出,,石墨烯是新崛起的納米碳材料,,我國(guó)在該領(lǐng)域的研究一直與國(guó)際處于并行狀態(tài),甚至在某些產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域還有一定的優(yōu)勢(shì),,目前已在石墨烯粉體和薄膜的規(guī)?;苽?,超級(jí)電容器和鋰電池儲(chǔ)能應(yīng)用,導(dǎo)電油墨,、防腐涂料和抗靜電塑料等功能復(fù)合材料領(lǐng)域取得了令世界矚目的成績(jī),。

他表示石墨烯作為一個(gè)新鮮事物,國(guó)內(nèi)外并沒有可供借鑒的工程案例,,很多工藝和裝備細(xì)節(jié)都是通過反復(fù)論證,、探索和實(shí)踐后才能確定,其中難免會(huì)有反復(fù)乃至失敗,。但得益于勤奮踏實(shí)年輕化的團(tuán)隊(duì),、優(yōu)秀的技術(shù)人才、系統(tǒng)的工程化思維和理念,,保障了項(xiàng)目的成功實(shí)施,。

當(dāng)前石墨烯產(chǎn)業(yè)化的瓶頸主要有兩點(diǎn),分別是低成本高品質(zhì)石墨烯原料的規(guī)?;a(chǎn)和石墨烯的商業(yè)化應(yīng)用,。他表示目前石墨烯步入應(yīng)用集中期,要開始做減法,,開始注重產(chǎn)業(yè)鏈上下游的互動(dòng),。“我們必須面向用戶進(jìn)行二次開發(fā),,去解決分散和成型等共性技術(shù)難題,,讓石墨烯更接“地氣”。最終交給用戶的,,不僅是高品質(zhì)的材料,,還有配套的應(yīng)用解決方案,也就是solution,。最后,,為促進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)的健康有序發(fā)展,我建議大家多關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)化工作,,充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范+引領(lǐng)作用,。”

“石墨烯產(chǎn)業(yè)化過程不是一蹴而就,,而是潤(rùn)物細(xì)無聲般逐步進(jìn)行”

——六碳科技CTO許子寒博士

深圳六碳科技有限公司CTO(首席技術(shù)官)許子寒先生談到,,如今石墨烯市場(chǎng)表面上火熱,但實(shí)際上尚未形成石墨烯的大規(guī)模應(yīng)用化市場(chǎng),。破解這一難題的關(guān)鍵在于作為上游的石墨烯企業(yè)應(yīng)加大技術(shù)開發(fā)力度,,以支持下游應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的成熟。

關(guān)于石墨烯產(chǎn)業(yè)化,他認(rèn)為未來石墨烯行業(yè)的發(fā)展主要取決于下游應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的技術(shù)開發(fā)和市場(chǎng)開拓進(jìn)展,,石墨烯應(yīng)用的關(guān)鍵在于怎么把石墨烯和現(xiàn)有材料體系融合在一起更大限度地發(fā)揮石墨烯的性質(zhì),,取得較高的性價(jià)比。同時(shí)他也表示,,未來石墨烯的應(yīng)用會(huì)被用來改變很多產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品表現(xiàn),,但產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不是一蹴而就,而是潤(rùn)物細(xì)無聲般逐步進(jìn)行的,,是一個(gè)長(zhǎng)期的,、緩慢的過程。目前資本市場(chǎng)將石墨烯捧成了“上帝材料”,、國(guó)內(nèi)研究缺少有價(jià)值的專業(yè)和研發(fā)成果,、石墨烯市場(chǎng)虛火過旺等等也是石墨烯領(lǐng)域呈現(xiàn)出的不和諧音符,踏實(shí)做好石墨烯應(yīng)用和研究才是企業(yè)和研究人員當(dāng)前的主要任務(wù),。

“石墨烯未來的發(fā)展離不開國(guó)家政策支持”

——國(guó)創(chuàng)珈偉總工程師丁顯波

深圳市國(guó)創(chuàng)珈偉石墨烯科技有限公司總工程師丁顯波先生指出,,石墨烯這種新材料的未來一片光明,但當(dāng)前媒體過分炒熱也使得市場(chǎng)虛假繁榮,。談到石墨烯研究現(xiàn)狀時(shí),,丁顯波先生強(qiáng)調(diào),目前國(guó)內(nèi)的石墨烯研究能躋身國(guó)際先進(jìn)行列,,是無數(shù)科研工作者辛苦付出換來的結(jié)果,,他相信未來石墨烯的研發(fā)一定會(huì)取得重大突破。

市場(chǎng),、資金,、技術(shù)、成本等等都是企業(yè)在經(jīng)營(yíng)過程中必須考慮到的問題,,這也是企業(yè)經(jīng)營(yíng)和科研院的根本不同之處,。談到石墨烯未來的發(fā)展,丁顯波先生認(rèn)為,,石墨烯相關(guān)企業(yè)和石墨烯研究院未來的發(fā)展必定離不開國(guó)家的政策支持??蒲蟹矫?,國(guó)家應(yīng)加大石墨烯領(lǐng)域內(nèi)的資金投入,如歐盟石墨烯旗艦計(jì)劃,,扶持更多的科研機(jī)構(gòu)深耕細(xì)作以獲得石墨烯突破性研究,。企業(yè)方面,國(guó)家應(yīng)加大政策扶持力度,,將政策的杠桿更多地傾向于企業(yè),,以拉動(dòng)和扶持企業(yè)的發(fā)展。

“石墨烯產(chǎn)品將顛覆未來世界”

——中科院化學(xué)所楊斌博

面對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外石墨烯的繁榮現(xiàn)狀,中科院化學(xué)所博士后楊斌博士則保持了較為理性的看法,。他指出,,我國(guó)研究石墨烯的科研所和涉及石墨烯產(chǎn)品的企業(yè)非常多,但依舊存在很多問題:國(guó)內(nèi)的石墨烯研究基本上處于產(chǎn)業(yè)鏈研究的低端,,簡(jiǎn)單粗放,,大多是為了資本炒作而獲益;科研所大多偏向于理論基礎(chǔ)和相關(guān)科學(xué)問題,和產(chǎn)業(yè)化嚴(yán)重脫節(jié);石墨烯研究各自為研情況嚴(yán)重,,缺乏統(tǒng)一長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展規(guī)劃;產(chǎn)業(yè)界里,,涉及石墨烯產(chǎn)品的以中小企業(yè)和初創(chuàng)企業(yè)為主,缺乏足夠的技術(shù)和資金支持,,也缺乏相關(guān)市場(chǎng)渠道,,對(duì)市場(chǎng)認(rèn)識(shí)不足。這些問題都不同方面,、不同程度地限制了我國(guó)石墨烯的發(fā)展,。

“未來的發(fā)展應(yīng)該是由相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)龍頭企業(yè)牽頭,整合他們現(xiàn)有的優(yōu)勢(shì)技術(shù),、工程化裝備,、優(yōu)勢(shì)資源及已有市場(chǎng),進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)升級(jí)和大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用,。我覺得這應(yīng)該是石墨烯行業(yè)未來發(fā)展的方向,。”楊斌博士談到石墨烯未來發(fā)展時(shí)這樣說道,。

石墨烯產(chǎn)品是否會(huì)給我們的日常生活帶來影響,,楊斌博士的回答是肯定的,“任何一種顛覆性的材料面世以后,,都會(huì)對(duì)我們的日常生活帶來重要影響,,否則也不能算是顛覆性材料。石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域很廣,,對(duì)生活的方方面面都會(huì)產(chǎn)生影響,。”未來,,石墨烯觸屏膜可能會(huì)取代現(xiàn)有ITO材料做成超波柔性器件,,實(shí)現(xiàn)柔性屏和超薄屏;石墨烯應(yīng)用于電池領(lǐng)域,提高電池性能,,真正實(shí)現(xiàn)手機(jī)幾分鐘充滿電;家居用品方面,,將石墨烯制成衣服或腰帶可作為保暖器;石墨烯涂料具有殺菌防腐的功能……這些,都將是未來石墨烯對(duì)世界的顛覆!

根據(jù)MarketsandMarkets發(fā)布的2020年全球石墨烯市場(chǎng)趨勢(shì)和預(yù)測(cè)最新報(bào)告顯示,,到2020年,,全球石墨烯市場(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)2.78億美元,,2015-2020年期間,增長(zhǎng)率達(dá)42.8%,,并呈現(xiàn)出以下幾點(diǎn)特征:

一,、亞太地區(qū)--石墨烯最快增長(zhǎng)市場(chǎng)

亞太地區(qū)石墨烯市場(chǎng)預(yù)計(jì)將成為增長(zhǎng)速度最快的地區(qū)。經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng),、制造業(yè)持續(xù)發(fā)展,、勞動(dòng)力廉價(jià)、基于石墨烯的應(yīng)用專利不斷增加,,促成亞太市場(chǎng)迅猛發(fā)展,。另外,主要科研院所/大學(xué)合作參與石墨烯的研發(fā)項(xiàng)目也促成了中國(guó),、印度和日本等主要新興經(jīng)濟(jì)體的市場(chǎng)增長(zhǎng),。其中,中國(guó)市場(chǎng)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)最為迅猛,,主要由于中國(guó)跨行業(yè)合作越來越多,,而且各高校和科研院所紛紛參與其商用研發(fā)活動(dòng)。

二,、氧化石墨烯--石墨烯有潛力的市場(chǎng)

氧化石墨烯是石墨烯市場(chǎng)最大門類,。氧化石墨烯易于在水和其他有機(jī)溶劑中分散。由于其高導(dǎo)電性,,GO被廣泛用于電子設(shè)備,、催化氧化、生物技術(shù),、并在工業(yè)應(yīng)用中用作表面活性劑,。

三、能源應(yīng)用--石墨烯最大應(yīng)用市場(chǎng)

能源應(yīng)用市場(chǎng)是石墨烯增幅最快的市場(chǎng),,由于市場(chǎng)對(duì)輕便靈活,、使用壽命長(zhǎng)的可再生能源需求量日益增加,預(yù)計(jì)在不久的將來,,增長(zhǎng)勢(shì)頭依然強(qiáng)勁,。在亞太地區(qū),能源應(yīng)用已成為石墨烯的第三大消費(fèi)市場(chǎng),。市場(chǎng)上鋰離子電池生產(chǎn)商對(duì)有效的能源存儲(chǔ)材料需求不斷增強(qiáng),,超高效太陽能電池板技術(shù)的衍變都是促成亞太地區(qū)石墨烯能源市場(chǎng)持續(xù)增長(zhǎng)的關(guān)鍵因素。

新材料行業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,,將納入“十三五”規(guī)劃,并擬列入國(guó)家重點(diǎn)專項(xiàng)規(guī)劃,,成為引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)重要指引,。石墨烯是新材料界的新星,,納入“十三五”規(guī)劃承載著眾人的期許和希望。

石墨烯擁有優(yōu)異的性能,,如導(dǎo)電導(dǎo)熱強(qiáng),、耐腐蝕耐高溫、重量輕韌性好等,,應(yīng)用領(lǐng)域?qū)拸V,,市場(chǎng)前景廣闊。但任何一種新材料從發(fā)現(xiàn)到實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化都需要克服重重困難,,是一個(gè)艱難漫長(zhǎng)的過程,,石墨烯自然也難以逃脫這樣的命運(yùn)。真正實(shí)現(xiàn)石墨烯突破性研究和產(chǎn)業(yè)化,,我們還有很長(zhǎng)的路要走……


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