受益于LED照明 石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路怎么走

　　作為一種獨(dú)特的先進(jìn)碳材料，石墨烯正在掀起一場(chǎng)席卷全球的顛覆性產(chǎn)業(yè)革命。但總的來(lái)講，目前石墨烯產(chǎn)業(yè)仍處在發(fā)展初期，特別是石墨烯整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈未實(shí)現(xiàn)疏通和整合。石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路究竟該怎么走?帶著這一問(wèn)題，近日采訪了多位業(yè)內(nèi)人士。

　　外部環(huán)境：加速推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化

　　石墨烯是世界上已發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最高的納米材料，也是導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性最出色的材料。在各國(guó)政府關(guān)注石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展之時(shí)，我國(guó)也先后推出了促進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的相關(guān)規(guī)劃和政策。據(jù)悉，石墨烯在今年被科技部列為“863”計(jì)劃納米材料專項(xiàng)重點(diǎn)支持內(nèi)容;而在“十三五”科技發(fā)展規(guī)劃中，石墨烯研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化也有望獨(dú)占一席。國(guó)家自然科學(xué)基金委對(duì)石墨烯基礎(chǔ)研究也給予了高度重視，近年來(lái)每年都支持?jǐn)?shù)百個(gè)與石墨烯相關(guān)的研究課題，相關(guān)項(xiàng)目累計(jì)已達(dá)1000多個(gè)。國(guó)家發(fā)改委、工信部在商討出臺(tái)新材料重大研究計(jì)劃時(shí)，也多次組織對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)的調(diào)研。

　　除了國(guó)家層面的支持，地方政府在推動(dòng)石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方面也頻頻發(fā)力。此前，江蘇省無(wú)錫市發(fā)布了《無(wú)錫石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要》，積極推進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)分工合作、資源共享與區(qū)域聯(lián)動(dòng)發(fā)展，進(jìn)而將無(wú)錫打造成國(guó)家級(jí)石墨烯產(chǎn)業(yè)應(yīng)用示范基地和具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展示范區(qū)。無(wú)錫石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展示范區(qū)、無(wú)錫市石墨烯技術(shù)及應(yīng)用研發(fā)中心、江蘇省石墨烯檢測(cè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室也于不久前揭牌。

　　此外，行業(yè)聯(lián)盟的成立加速了石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈、價(jià)值鏈的形成。去年7月13日，由清華大學(xué)、中科院金屬研究所、南京科孚納米技術(shù)有限公司、中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所、北京現(xiàn)代華清材料科技發(fā)展中心等核心單位發(fā)起，聯(lián)合國(guó)內(nèi)從事石墨烯研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化的22家法人機(jī)構(gòu)，在中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)會(huì)的支持下成立了中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。短短1年多時(shí)間，聯(lián)盟在促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方面成績(jī)斐然：先后在無(wú)錫、青島、深圳和寧波布局了4個(gè)石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新基地;推動(dòng)成立江蘇省、山東省等省級(jí)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟;啟動(dòng)中國(guó)(泰州)石墨烯研究及檢測(cè)公共服務(wù)平臺(tái);成立中國(guó)石墨烯標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)，并發(fā)布全球首個(gè)明確給出石墨烯關(guān)鍵名詞術(shù)語(yǔ)和定義的標(biāo)準(zhǔn)即中國(guó)石墨烯第1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)《石墨烯材料的名詞術(shù)語(yǔ)與定義》。

　　除了政策扶持和行業(yè)自身的努力，石墨烯產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)行還需要資金支持。國(guó)務(wù)院參事、中國(guó)生產(chǎn)力促進(jìn)中心協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)石定寰表示，創(chuàng)新活動(dòng)光有產(chǎn)學(xué)研還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要金融、財(cái)政的支持，形成一套完善的金融服務(wù)體系，不然創(chuàng)新活動(dòng)就成了“無(wú)米之炊”。

　　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)李義春也表示：“當(dāng)一項(xiàng)技術(shù)發(fā)展到成熟階段進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化通道時(shí)，資本就變得尤為重要?！睗?jì)南墨希新材料科技有限公司常務(wù)副總經(jīng)理高飛表示，石墨烯是朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看是非常好的投資選擇，然而目前石墨烯行業(yè)剛剛起步，大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用尚未展開，企業(yè)盈利能力很弱，可能未來(lái)兩三年都見(jiàn)不到回報(bào)，并不適合短期投資?！罢顿Y是一個(gè)不錯(cuò)的風(fēng)向標(biāo)?！彼f(shuō)，“無(wú)錫、寧波、青島等地政府都對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)投入巨資進(jìn)行扶持?！?/p>

　　為進(jìn)一步推進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)化，意在利用投融資方式創(chuàng)新和加強(qiáng)協(xié)同創(chuàng)新能力加速推進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)投融資聯(lián)盟也已正式成立。杭州道弘新材料基金總裁謝鋅昊表示，中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)投融資聯(lián)盟將成立聯(lián)盟內(nèi)基金，優(yōu)選石墨烯項(xiàng)目，引進(jìn)專業(yè)投資人，培育扶持石墨烯企業(yè)健康快速發(fā)展。

　　作為一種獨(dú)特的先進(jìn)碳材料，石墨烯正在掀起一場(chǎng)席卷全球的顛覆性產(chǎn)業(yè)革命。但總的來(lái)講，目前石墨烯產(chǎn)業(yè)仍處在發(fā)展初期，特別是石墨烯整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈未實(shí)現(xiàn)疏通和整合。石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路究竟該怎么走?帶著這一問(wèn)題，近日采訪了多位業(yè)內(nèi)人士。

　　外部環(huán)境：加速推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化

　　石墨烯是世界上已發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最高的納米材料，也是導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性最出色的材料。在各國(guó)政府關(guān)注石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展之時(shí)，我國(guó)也先后推出了促進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的相關(guān)規(guī)劃和政策。據(jù)悉，石墨烯在今年被科技部列為“863”計(jì)劃納米材料專項(xiàng)重點(diǎn)支持內(nèi)容;而在“十三五”科技發(fā)展規(guī)劃中，石墨烯研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化也有望獨(dú)占一席。國(guó)家自然科學(xué)基金委對(duì)石墨烯基礎(chǔ)研究也給予了高度重視，近年來(lái)每年都支持?jǐn)?shù)百個(gè)與石墨烯相關(guān)的研究課題，相關(guān)項(xiàng)目累計(jì)已達(dá)1000多個(gè)。國(guó)家發(fā)改委、工信部在商討出臺(tái)新材料重大研究計(jì)劃時(shí)，也多次組織對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)的調(diào)研。

　　除了國(guó)家層面的支持，地方政府在推動(dòng)石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方面也頻頻發(fā)力。此前，江蘇省無(wú)錫市發(fā)布了《無(wú)錫石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要》，積極推進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)分工合作、資源共享與區(qū)域聯(lián)動(dòng)發(fā)展，進(jìn)而將無(wú)錫打造成國(guó)家級(jí)石墨烯產(chǎn)業(yè)應(yīng)用示范基地和具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展示范區(qū)。無(wú)錫石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展示范區(qū)、無(wú)錫市石墨烯技術(shù)及應(yīng)用研發(fā)中心、江蘇省石墨烯檢測(cè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室也于不久前揭牌。

　　此外，行業(yè)聯(lián)盟的成立加速了石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈、價(jià)值鏈的形成。去年7月13日，由清華大學(xué)、中科院金屬研究所、南京科孚納米技術(shù)有限公司、中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所、北京現(xiàn)代華清材料科技發(fā)展中心等核心單位發(fā)起，聯(lián)合國(guó)內(nèi)從事石墨烯研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化的22家法人機(jī)構(gòu)，在中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)會(huì)的支持下成立了中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。短短1年多時(shí)間，聯(lián)盟在促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方面成績(jī)斐然：先后在無(wú)錫、青島、深圳和寧波布局了4個(gè)石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新基地;推動(dòng)成立江蘇省、山東省等省級(jí)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟;啟動(dòng)中國(guó)(泰州)石墨烯研究及檢測(cè)公共服務(wù)平臺(tái);成立中國(guó)石墨烯標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)，并發(fā)布全球首個(gè)明確給出石墨烯關(guān)鍵名詞術(shù)語(yǔ)和定義的標(biāo)準(zhǔn)即中國(guó)石墨烯第1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)《石墨烯材料的名詞術(shù)語(yǔ)與定義》。

　　除了政策扶持和行業(yè)自身的努力，石墨烯產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)行還需要資金支持。國(guó)務(wù)院參事、中國(guó)生產(chǎn)力促進(jìn)中心協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)石定寰表示，創(chuàng)新活動(dòng)光有產(chǎn)學(xué)研還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要金融、財(cái)政的支持，形成一套完善的金融服務(wù)體系，不然創(chuàng)新活動(dòng)就成了“無(wú)米之炊”。

　　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)李義春也表示：“當(dāng)一項(xiàng)技術(shù)發(fā)展到成熟階段進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化通道時(shí)，資本就變得尤為重要。”濟(jì)南墨希新材料科技有限公司常務(wù)副總經(jīng)理高飛表示，石墨烯是朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看是非常好的投資選擇，然而目前石墨烯行業(yè)剛剛起步，大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用尚未展開，企業(yè)盈利能力很弱，可能未來(lái)兩三年都見(jiàn)不到回報(bào)，并不適合短期投資。“政府投資是一個(gè)不錯(cuò)的風(fēng)向標(biāo)。”他說(shuō)，“無(wú)錫、寧波、青島等地政府都對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)投入巨資進(jìn)行扶持?！?/p>

　　為進(jìn)一步推進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)化，意在利用投融資方式創(chuàng)新和加強(qiáng)協(xié)同創(chuàng)新能力加速推進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)投融資聯(lián)盟也已正式成立。杭州道弘新材料基金總裁謝鋅昊表示，中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)投融資聯(lián)盟將成立聯(lián)盟內(nèi)基金，優(yōu)選石墨烯項(xiàng)目，引進(jìn)專業(yè)投資人，培育扶持石墨烯企業(yè)健康快速發(fā)展。

　　至于石墨烯最早能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的領(lǐng)域，專家認(rèn)為可能還是石墨烯粉體以高端添加劑的形式應(yīng)用于鋰離子電池、涂料、油墨、塑料等領(lǐng)域。

　　例如，將石墨烯應(yīng)用于鋰離子電池可以解決傳統(tǒng)鋰電池能量密度和功率密度難以兼得的問(wèn)題，因此石墨烯在鋰離子電池中應(yīng)用是一個(gè)非常有前途的方向。石墨烯可以在多個(gè)方面應(yīng)用于鋰電池中，比如石墨烯復(fù)合負(fù)極材料，如硅碳復(fù)合負(fù)極材料;也可以作為鋰電池正負(fù)極材料的導(dǎo)電添加劑，還可以涂覆于鋁箔集流體上，形成石墨烯功能涂層鋁箔石。

　　然而，上述這些目前都處在“進(jìn)行時(shí)”甚至“將來(lái)時(shí)”。近年來(lái)，石墨烯粉體在規(guī)?；苽浼夹g(shù)上取得了巨大進(jìn)步，目前成本已經(jīng)從最初的幾千元1克降到大批量生產(chǎn)時(shí)的每克幾元甚至低于1元。盡管尚未經(jīng)過(guò)產(chǎn)品均一性、穩(wěn)定性等的考驗(yàn)，但為其在下游的應(yīng)用提供了極大可能。

　　相比之下，石墨烯在下游的應(yīng)用研究就顯得相對(duì)滯后。目前石墨烯產(chǎn)業(yè)最大的瓶頸仍在于下游應(yīng)用，還沒(méi)有一個(gè)領(lǐng)域可以實(shí)現(xiàn)石墨烯的規(guī)模化應(yīng)用。因此，業(yè)內(nèi)人士指出，盡快實(shí)現(xiàn)石墨烯在下游的某一兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的突破是當(dāng)前石墨烯產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。

　　“有了大訂單，才可能有發(fā)展”。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曾表示，目前石墨烯市場(chǎng)比較混亂，行業(yè)面臨的問(wèn)題較多，其中最重要的是應(yīng)用技術(shù)的研發(fā)，這個(gè)問(wèn)題搞清楚了，就可以有針對(duì)性地生產(chǎn)符合需求的石墨烯產(chǎn)品。高飛也表示：“目前國(guó)內(nèi)石墨烯規(guī)模制備技術(shù)迅速發(fā)展，成本問(wèn)題可以通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新、規(guī)模效應(yīng)來(lái)解決，但如何將石墨烯完美添加到產(chǎn)品里面并有效提升產(chǎn)品性能，這是最重要的?！彼瑫r(shí)認(rèn)為：“石墨烯應(yīng)用研究應(yīng)該接地氣，要能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，還要對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)線改動(dòng)盡量小?！备唢w還表示，目前生產(chǎn)研發(fā)企業(yè)和下游企業(yè)缺乏溝通，科研單位的研發(fā)與企業(yè)應(yīng)用缺少有效對(duì)接，業(yè)內(nèi)過(guò)分偏重基礎(chǔ)科學(xué)研究而實(shí)用型技術(shù)人才太少，這些都在制約石墨烯產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

　　另外，石墨烯粉體或者薄膜產(chǎn)品本身的成本、品質(zhì)、穩(wěn)定性等仍有較大的改進(jìn)空間。國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長(zhǎng)吳玲曾表示，目前LED行業(yè)正在快速發(fā)展，但LED最終能否走進(jìn)老百姓家里，還要看它的價(jià)格?，F(xiàn)在LED上的ITO用的是銦，石墨烯如果做好了就可以替代它，至少在半導(dǎo)體照明的光效提升方面，會(huì)是石墨烯的大客戶。

　　當(dāng)然，業(yè)內(nèi)對(duì)石墨烯的未來(lái)仍然持樂(lè)觀態(tài)度。石墨烯的發(fā)現(xiàn)者和諾貝爾獎(jiǎng)獲得者AndreGeim教授在今年的一次講座中曾提出，預(yù)計(jì)三五年內(nèi)，石墨烯會(huì)有令人驚奇的應(yīng)用。在國(guó)際石墨烯創(chuàng)新大會(huì)上，美國(guó)CVDequipment公司、西班牙ICN2、德國(guó)耐馳公司、英國(guó)國(guó)家石墨烯研究所、西班牙Graphenea公司等10余家國(guó)外機(jī)構(gòu)，墨西科技、廈門凱納、上海新池、中科院金屬所等20余家國(guó)內(nèi)單位展示了其最新成果和產(chǎn)品。從近期報(bào)道的消息來(lái)看，不少研究成果已經(jīng)開始觸摸到了應(yīng)用層面，這些研究成果的應(yīng)用，讓消費(fèi)者對(duì)可彎曲的智能手表、可折疊成智能手機(jī)的平板電腦、15分鐘便充好電且續(xù)航能力達(dá)500千米的電動(dòng)車蓄電池等石墨烯革命可能帶來(lái)的改變，更加充滿期待。石墨烯時(shí)代將不再遙遠(yuǎn)。

　　鏈接

　　石墨烯制備技術(shù)一覽

　　自2004年Geim等首次用微機(jī)械剝離法制備出石墨烯以來(lái)，科研人員開發(fā)出眾多制備石墨烯的方法，其中比較主流的方法有外延生長(zhǎng)法、化學(xué)氣相沉淀(CVD)法和氧化石墨還原法等。

　　●微機(jī)械剝離法石墨烯首先由微機(jī)械剝離法制得。微機(jī)械剝離法是用透明膠帶將高定向熱解石墨片按壓到其他表面上進(jìn)行多次剝離，最終得到單層或數(shù)層的石墨烯。該法操作簡(jiǎn)單、制作樣本質(zhì)量高，是當(dāng)前制取單層高品質(zhì)石墨烯的主要方法。但其可控性較差，制得的石墨烯尺寸較小且存在很大的不確定性，同時(shí)效率低，成本高，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。

　　●外延生長(zhǎng)法外延生長(zhǎng)法包括碳化硅外延生長(zhǎng)法和金屬催化外延生長(zhǎng)法。碳化硅外延生長(zhǎng)法是在高溫下加熱SiC單晶體，使Si原子被蒸發(fā)而脫離表面，剩下的C原子通過(guò)自組形式重構(gòu)得到石墨烯。金屬催化外延生長(zhǎng)法是在超高真空條件下，將碳?xì)浠衔锿ㄈ氲骄哂写呋钚缘倪^(guò)渡金屬基底表面，通過(guò)加熱使吸附氣體催化脫氫從而制得石墨烯。這兩種方法所制備的石墨烯多為單層，可大面積制備出均勻的石墨烯。

　　●化學(xué)氣相沉淀(CVD)法被認(rèn)為最有希望制備出高質(zhì)量、大面積的石墨烯的方法，也是產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)石墨烯薄膜最具潛力的方法。該法將碳?xì)浠衔锿ㄈ氲礁邷丶訜岬慕饘倩妆砻娣磻?yīng)后冷卻，冷卻過(guò)程中在基底表面會(huì)形成數(shù)層或單層石墨烯。該法與金屬催化外延生長(zhǎng)法類似，其優(yōu)點(diǎn)是可以在更低溫度下進(jìn)行，降低能量消耗，并且石墨烯易于分離，有利于后續(xù)的加工處理。

　　●氧化石墨還原法該法也被認(rèn)為是目前制備石墨烯的最佳方法之一。該方法操作簡(jiǎn)單、制備成本低，可以大規(guī)模地制備出石墨烯，已成為石墨烯制備的有效途徑。其具體操作過(guò)程是先用強(qiáng)氧化劑將石墨氧化成氧化石墨，在石墨層間穿插一些含氧官能團(tuán)，后經(jīng)超聲可形成單層或數(shù)層氧化石墨烯，再用強(qiáng)還原劑將氧化石墨烯還原成石墨烯。

　　其他制備石墨烯的方法還有碳納米管切割法、石墨插層法、離子注入法、高溫高壓(HPHT)生長(zhǎng)法、爆炸法以及有機(jī)合成法等。