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石墨烯产业发展之路究竟该怎样加速?

发布时间: 2014-09-30 13:43:13    来源: 中国化工
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[摘要]作为一种独特的先进碳材料,石墨烯正在掀起一场席卷全球的颠覆性产业革命。但总的来讲,目前石墨烯产业仍处在发展初期,特别是石墨烯整个产业链未实现疏通和整合。石墨烯产业发展之路究竟该怎么走?带着这一问题,记者近日采访了多位业内人士。

  加速手段:国际合作联合创新

  虽然国内产业化已经起步,但我们应该清醒地看到,由石墨烯应用引发的产业化革命正处于黎明前的准备期。创新与合作、应用研究与产业化推进将成为划破黑暗的曙光。这是不久前召开的2014中国国际石墨烯创新大会达成的共识。在这场20多个国家、360多家机构的1000余位石墨烯专家和企业代表聚首的行业盛宴上,诞生了《石墨烯创新宁波宣言》。《宣言》提出,石墨烯行业应注重原始创新和开放合作,积极参与国际交流合作,充分利用全球创新资源,加快重大产品的创新突破,推动石墨烯产品的国际化发展。

  近年来,世界石墨烯技术发展呈现突飞猛进的持续升温态势,各国都在这新一轮的高技术竞争中争分夺秒抢占先机。2013年,欧盟宣布将石墨烯列入未来新兴旗舰技术项目。中国作为石墨资源大国和制造业大国,不但在石墨烯研究方面与国际同步,而且在石墨烯应用方面具有巨大的市场空间,由此成为全球石墨烯行业共同关注的焦点。

  据了解,中欧双方目前对石墨烯都给予了高度重视,同时也都取得了较大进展。双方在石墨烯领域的研究有竞争,但更多的是互补。欧盟石墨烯旗舰计划共列了13个大方向,虽然基本涵盖了石墨烯的所有领域,但布局更侧重于基础和前沿领域,包括石墨烯在高频电子、传感器、柔性显示等领域的应用。而对于石墨烯在储能电池、触摸显示、散热、复合材料等领域的产业化研究,相对来说目前中国的商业化基础更好,更有优势。因此加强两方的合作与沟通,能够取长补短,并实现资源的更有效配置,加速石墨烯产业的快速健康发展。

  为此,国内石墨烯行业将与欧洲石墨烯旗舰计划组、Phantoms基金会等共同发起成立国际石墨烯创新联盟,联盟将通过建立公益性、非政府的全球石墨烯创新服务平台,在全球石墨烯产业战略发展蓝图绘制、增强国际化联合创新、架设技术与资本的桥梁等国际产业环境建设等方面发挥重要的推动作用。据悉,联盟总部有望设在中国。

  中国高新区协会理事长张景安表示,中国在石墨烯领域研发起步较晚,但发展较快,有潜在优势和后发优势。特别是石墨烯许多应用领域的市场空间在中国、在全球石墨烯研发及产业化布局中有很强的互补性。因此,在推动石墨烯产业发展的同时,加强国际间的合作尤为重要。
  加速方向:从应用领域突破瓶颈

  石墨烯产业化目前风风火火,但仍然炼不出横亘其前的最重要的一块金子——应用研究的根本突破。

  石墨烯应用领域十分广泛,未来将在散热材料、锂电材料、储能材料等领域获得应用。但专家指出,目前最有价值的应用应该还是在半导体领域如晶体管、高频元件、传感器等。一旦晶圆级尺寸石墨烯单晶薄膜的规模化制备技术取得突破,石墨烯将有望取代硅成为新一代半导体器件的核心材料,将为电子信息技术带来革命性的变化。但是这对全世界都是一个巨大的难题,可能需要十几年甚至数十年的努力,而且这一领域本身的资金、技术门槛都很高。

  至于石墨烯最早能实现产业化应用的领域,专家认为可能还是石墨烯粉体以高端添加剂的形式应用于锂离子电池、涂料、油墨、塑料等领域。例如,将石墨烯应用于锂离子电池可以解决传统锂电池能量密度和功率密度难以兼得的问题,因此石墨烯在锂离子电池中应用是一个非常有前途的方向。石墨烯可以在多个方面应用于锂电池中,比如石墨烯复合负极材料,如硅碳复合负极材料;也可以作为锂电池正负极材料的导电添加剂,还可以涂覆于铝箔集流体上,形成石墨烯功能涂层铝箔石。

  然而,上述这些目前都处在“进行时”甚至“将来时”。近年来,石墨烯粉体在规模化制备技术上取得了巨大进步,目前成本已经从最初的几千元1克降到大批量生产时的每克几元甚至低于1元。尽管尚未经过产品均一性、稳定性等的考验,但为其在下游的应用提供了极大可能。

  相比之下,石墨烯在下游的应用研究就显得相对滞后。目前石墨烯产业最大的瓶颈仍在于下游应用,还没有一个领域可以实现石墨烯的规模化应用。因此,业内人士指出,尽快实现石墨烯在下游的某一两个应用领域的突破是当前石墨烯产业化的关键。

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