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石墨烯产业“落地开花”需要更多“呵护”

导读: 日前,当华为中央研究院瓦特实验室于第57届日本电池大会上宣布“推出业界首个高温长寿命石墨烯基锂离子电池”时,国内一片沸腾。尽管后来表明,此“石墨烯基电池”非“石墨烯电池”,但这体现了人们对石墨烯进入工业化生产领域的深切期待。

OFweek半导体照明网讯 日前,当华为中央研究院瓦特实验室于第57届日本电池大会上宣布“推出业界首个高温长寿命石墨烯基锂离子电池”时,国内一片沸腾。尽管后来表明,此“石墨烯基电池”非“石墨烯电池”,但这体现了人们对石墨烯进入工业化生产领域的深切期待。

在《中国制造2025》中选择的10大重点突破技术和战略产业中,石墨烯材料是前沿新材料领域的四大重点之一。在新一轮抢占产业制高点的竞争中,我省在省级的科技计划中对开发石墨烯做了相当全面的战略研究部署,希望凝集各方力量早日推动这项新兴技术产业化。

A “新材料之王”应用空间巨大

“有一种物质,如同爱丽丝仙境一般神奇,那就是石墨烯。”2004年英国曼彻斯特大学首次成功从石墨中分离出石墨烯,6年之后他们因此获得了诺贝尔物理学奖。

随着研究的深入,人们越来越体会到它所谓的“神奇”。这是目前世上已知的最薄却最坚硬的纳米材料,具备极好的透光性、导电性、导热性和超大比表面积,在电子、航天、军工、生物、新能源、半导体等领域有广泛的应用潜力,被称作“后硅时代”可能改变世界的“神奇材料”。

因为自身具有的优异性能,石墨烯将带来广阔的市场前景和巨大的经济效益。目前,纯石墨烯的市场价格为每克千元以上。以锂电行业为例,若石墨烯作为负极材料应用在十分之一的锂离子电池中,其需求量在2500吨以上。2010年全球超级电容市场规模达50亿美元,并保持着20%的增长率。随着未来超级电容器的放量,石墨烯的应用空间巨大。

中国科学院预计,到2024年前后,石墨烯器件可望替代CMOS(互补金属氧化物半导体)器件,其应用领域可扩展到包括纳电子器件、光电化学电池、超轻型飞机材料、触屏材料等方面,将为石墨烯的应用提供更广阔的市场。

目前,英国、美国、日本、韩国、欧盟等都在投入巨资加快石墨烯的技术研发和产业化。我国已将石墨烯列为战略前沿材料之一,并列入“十三五”规划。目前,国内已有多个石墨烯产业化基地建成。我国在石墨烯领域的产业化已经走在了世界前列。

B 专家建议:应尽快产业化,占据产业链前端

2016年11月8日,在陕西省政府新闻办举行的新闻发布会上,省国土资源厅厅长王卫华宣布:“在陕南地区的丹凤北部和勉县——城固北部取得重大突破,两个勘查区的晶质石墨片径大、品位高、易选冶,已获得石墨资源量400万吨,远景可达1300万吨,将为陕西发展石墨烯新材料产业提供充足优质的资源保障。”

西北大学石墨烯制备技术与产业化应用课题组负责人王惠说:“我省相关研究起步早,与世界先进水平同步,拥有大量优质天然石墨资源,具备发展石墨烯产业的良好基础。”

自2004年开始,王惠就开始跟踪和了解石墨烯。2007年,由西北大学物理学院院长白晋涛组织牵头的“西北大学石墨烯制备技术与产业化应用课题组”正式成立。这9年来,西北大学积累了石墨烯及其锂电复合电极材料的多种制备技术与产业化应用研究经验和成果:他们自主研发的银粉材料,达到世界先进水平;通过“化学氧化-还原法”,以天然石墨为原料,实现了高性能石墨烯批量制备;课题组还完成了产量500公斤的石墨烯改性石墨锂电负极材料的工业化放大试验,产品性能达到了国标高性能石墨负极材料指标。同时,实验室制备出多种超过1000mAh/g石墨烯锂电池负极材料,与国际研究同步。

2016年以来,省科技厅先后组织省内优势科研单位成立了石墨烯产业技术创新战略联盟和陕西省石墨烯联合实验室。截至目前,石墨烯联盟成员单位共申请国际和国内发明专利20多项。

王惠建议,当前,将实验室技术尽快转化为商业可用的产品,占据产业链前端,是我省亟须解决的问题。“课题组正在积极搭建平台,推动克容量接近或大于500mAh/g的石墨烯锂电池负极材料在我省尽快产业化。”

C 产业发展需更多支持

石墨烯的市场化困难重重。白晋涛表示,这个“困境”主要在两个方面:一是受制于制备过程中的高成本和低质量;另一方面,产业链下游的应用领域还未实现突破,尚未产生规模化需求。“石墨烯下游产业大都是中小企业,一台透射电子显微镜的价格就在600万元左右,他们心有余而力不足。而且,石墨烯产业的长远发展需要大量的纳米材料领域高科技人才。这些都是需要考虑到的问题。”

省工信厅党组成员、总工程师兰建文强调,要以企业为主体,鼓励和引导社会资本进入石墨烯产业领域。他建议,要充分发挥企业在市场经济中的主体作用,以产学研用一体化合作为基础,形成政府、教学科研机构和应用企业协同创新的政产学研用合作对接机制。并通过新材料产业发展基金支持石墨烯产业发展。

“尽管国内关于石墨烯的成果转移转化已有一定规模,但依旧处于初级阶段,为我省石墨烯研发和建立相关企业生产提供了机遇。”王惠认为,核心技术攻关依然是重中之重,政府应主导设立具有国内先进水平的省级石墨烯技术重点实验室或工程中心,开展石墨烯应用技术研究、突破共性关键技术,组建更高水平的专业研究团队,主动与国外石墨烯优秀研发团队开展合作交流,进一步提高研究水平。
石墨烯技术产业的“落地开花”,还需要更多“呵护”。

责任编辑:Galy
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