石墨烯產(chǎn)業(yè)化快馬加鞭

超輕防彈衣、超薄超輕型飛機(jī)、超薄能折疊的手機(jī)、高強(qiáng)度航空材料、高性能儲(chǔ)能和傳感器、超級(jí)電容器，越來越多基于石墨烯材料的未來設(shè)備進(jìn)入科學(xué)家的研究視野。

石墨烯神秘又神奇的特性令人對(duì)其未來前景產(chǎn)生無限聯(lián)想。目前在國(guó)內(nèi)，有關(guān)石墨烯的應(yīng)用研究開展得如火如荼，眾企業(yè)和園區(qū)皆對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)情有獨(dú)鐘，一些地方政府也拿出資金予以扶持，并試圖搶占石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展高地。專家表示，石墨烯優(yōu)異的性能使其應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用范圍極大，有望形成萬億元產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

應(yīng)用范圍廣

“從來沒有一種材料能像石墨烯這樣在各個(gè)領(lǐng)域都廣受關(guān)注。”業(yè)內(nèi)人士感慨，雖然國(guó)內(nèi)外目前還沒有實(shí)實(shí)在在的石墨烯產(chǎn)品問世，“但它是眾多‘明星’材料中最接近應(yīng)用的材料。”

超輕防彈衣、超薄超輕型飛機(jī)、超薄能折疊的手機(jī)、高強(qiáng)度航空材料、高性能儲(chǔ)能和傳感器、超級(jí)電容器，甚至更富想象力的太空電梯，越來越多基于石墨烯材料的未來設(shè)備進(jìn)入科學(xué)家的研究視野。

其中，透明電極的應(yīng)用最引人注目。“石墨烯良好的電導(dǎo)性能和透光性能，使它在透明電導(dǎo)電極方面有非常好的應(yīng)用前景。”業(yè)內(nèi)人士表示，如今電子產(chǎn)品中的觸摸屏、液晶顯示、有機(jī)光伏電池、有機(jī)發(fā)光二極管等都需要良好的透明電導(dǎo)電極材料。

傳統(tǒng)的電導(dǎo)電極應(yīng)用的是氧化銦錫，而這種材料脆度較高，比較容易損毀。與之相比，石墨烯不僅更加堅(jiān)硬，性能也更好。

“氧化銦錫光通過率比較低，用石墨烯的話，顯示器的屏幕會(huì)更亮。”中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系教授曾長(zhǎng)淦告訴記者，石墨烯在透明電極方面的應(yīng)用會(huì)大幅降低電子設(shè)備的成本，并使其更省電、更清晰，“十年內(nèi)，石墨烯在透明電極方面肯定能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化”。

97%以上的光通過率在為透明電極的應(yīng)用帶來變革的同時(shí)，也使太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的升級(jí)成為可能。據(jù)專家介紹，當(dāng)前市面上的太陽(yáng)能電池板基本為多晶硅，其光電轉(zhuǎn)換率為30%左右，而石墨烯太陽(yáng)能技術(shù)的光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)60%，是現(xiàn)有多晶硅太陽(yáng)能技術(shù)的2倍。盡管國(guó)內(nèi)外科學(xué)家對(duì)石墨烯的研究越來越透徹，對(duì)其應(yīng)用的探索成果也不斷涌現(xiàn)，然而市面上卻鮮有真正的石墨烯材料產(chǎn)品問世。

制備技術(shù)是石墨烯進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的攔路虎之一。高成本的制備技術(shù)推升了石墨烯的市場(chǎng)價(jià)格，其價(jià)格一度達(dá)到每克5000元，是黃金的十幾倍。業(yè)內(nèi)人士分析，我國(guó)在石墨烯制備方法研究領(lǐng)域還面臨較大挑戰(zhàn)。“挑戰(zhàn)主要在于如何制備大面積、雜質(zhì)缺陷可控的高質(zhì)量單晶材料以及如何改進(jìn)現(xiàn)有硅基工藝融合的石墨烯加工技術(shù)。”

“隨著石墨烯制備技術(shù)的升級(jí)，產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的條件也不斷成熟，相信在未來幾年，石墨烯制成的新產(chǎn)品將不斷涌現(xiàn)。”業(yè)內(nèi)人士表示。

產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程或加快

“國(guó)內(nèi)石墨烯實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化2-3年內(nèi)將初見成效。”清華大學(xué)深圳研究院創(chuàng)始院長(zhǎng)、清華大學(xué)教授馮冠平預(yù)計(jì)。

“我們要做的就是努力使石墨烯從黃金價(jià)降到白菜價(jià)，但依然保有黃金的品質(zhì)。”馮冠平表示，只有將原材料成本降低，才能使石墨烯更廣泛地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，否則石墨烯將無法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書長(zhǎng)李義春講到，原先業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為石墨烯實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化至少需要5年的時(shí)間，但是目前，我國(guó)在石墨烯應(yīng)用方面的研究成果層出不窮，在某些領(lǐng)域，石墨烯可能只需要2-3年的時(shí)間就可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。“目前石墨烯及其相關(guān)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展非常快，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用大大超出預(yù)期。有些預(yù)計(jì)2020年才能完成的應(yīng)用，極有可能在2015年就能實(shí)現(xiàn)。”李義春表示，“雖然石墨烯產(chǎn)業(yè)的走向是樂觀的，但的確還需要時(shí)間。”

李義春認(rèn)為，我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與此前光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展大不相同。光伏產(chǎn)業(yè)走的是“進(jìn)口設(shè)備-組建生產(chǎn)線-大規(guī)模生產(chǎn)-產(chǎn)能過剩”的路徑，低水平重復(fù)建設(shè)問題嚴(yán)重;而石墨烯產(chǎn)業(yè)由于全球都沒有現(xiàn)成的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，各國(guó)均從研發(fā)做起，通過研發(fā)突破形成核心競(jìng)爭(zhēng)能力，而后根據(jù)企業(yè)自身的特色實(shí)現(xiàn)與本地的產(chǎn)業(yè)銜接與落地。

現(xiàn)階段已經(jīng)有不少企業(yè)根據(jù)自身特色研究如何提升產(chǎn)品性能、降低生產(chǎn)成本，在自身所從事領(lǐng)域?qū)で笸黄?。一些地方政府在石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方面做了一些戰(zhàn)略布局，已經(jīng)形成自己的產(chǎn)業(yè)特色。比如青島，由于當(dāng)?shù)睾Ｑ蠼?jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)，石墨烯在當(dāng)?shù)爻薪拥亩际桥c海洋相關(guān)的產(chǎn)業(yè)，如海水淡化、防腐涂料等。“石墨烯與當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)的承接，可以快速開拓下游應(yīng)用。”李義春表示。

雖然石墨烯產(chǎn)業(yè)化到來的時(shí)間可能會(huì)比原先預(yù)計(jì)的快很多，但李義春表示，目前大部分石墨烯研究成果還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，批量化生產(chǎn)仍存在一定困難。目前，中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟正在引導(dǎo)各地方政府加強(qiáng)對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究的支持。

加大政策扶持

“未來，在石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面，我國(guó)將有可能引領(lǐng)世界。”李義春表示，雖然國(guó)外很多地方都發(fā)布或資助了一系列石墨烯相關(guān)研究計(jì)劃和項(xiàng)目，但我國(guó)擁有龐大的石墨烯應(yīng)用市場(chǎng)，而且研發(fā)進(jìn)度并不落后，未來，我國(guó)在石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面大有前途。

目前，各地發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)的積極性很高，中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟正在引導(dǎo)各地方政府加強(qiáng)對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究的支持，加強(qiáng)公共平臺(tái)的建設(shè)。李義春說：“只有加大扶持，才能將創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)引進(jìn)來，通過創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與企業(yè)的合作將研發(fā)成果推向應(yīng)用，進(jìn)而推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化。”

工業(yè)信息化部原材料司副司長(zhǎng)高云虎曾表示，石墨烯屬于納米材料范疇，在編制新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃的時(shí)候，石墨烯還沒有目前這樣熱門，產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景也并不明朗，因此規(guī)劃沒有把石墨烯作為主要重點(diǎn)，但隨著技術(shù)和應(yīng)用的突破，下一步將會(huì)統(tǒng)籌研究并予以考慮。

李義春透露，國(guó)家有關(guān)部門極有可能在2014年出臺(tái)支持石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，包括專項(xiàng)資金的支持，重點(diǎn)推動(dòng)石墨烯的應(yīng)用，與地方政府形成互動(dòng)，共同推進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)化。

“值得高興的是，以前我國(guó)大部分的企業(yè)在投入一個(gè)項(xiàng)目時(shí)往往選擇今年投入明年就能見效的項(xiàng)目，而如今很多企業(yè)率先投入石墨烯這樣一個(gè)全新的項(xiàng)目，說明企業(yè)的創(chuàng)新認(rèn)識(shí)提高了。目前石墨烯并沒有形成產(chǎn)業(yè)，必須從研發(fā)做起，只有率先投入，掌握核心技術(shù)，才能在競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)地位。”李義春表示。

為規(guī)范石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展，中國(guó)石墨烯標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)正式成立，中國(guó)石墨烯研究及檢測(cè)公共服務(wù)平臺(tái)同時(shí)啟動(dòng)，石墨烯產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也正在推進(jìn)當(dāng)中。李義春表示，當(dāng)前，石墨烯產(chǎn)業(yè)正處于起步發(fā)展期，尚未形成由少數(shù)跨國(guó)公司控制產(chǎn)業(yè)發(fā)展的壟斷格局。因此，率先建立石墨烯產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)我國(guó)在新一輪高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中搶占先機(jī)具有重要意義。

據(jù)悉，2014年我國(guó)將組織召開首屆國(guó)際石墨烯研發(fā)、創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化論壇，同時(shí)成立國(guó)際石墨烯技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，為中國(guó)引領(lǐng)國(guó)際石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。