OFweek鋰電網(wǎng)訊 它被稱為“新材料之王”,又被科學家預言將“徹底改變21世紀”,它超薄、堅韌、致密的特性也成為工業(yè)消費領(lǐng)域盛威“新寵”,它就是石墨烯。
“石墨烯作為材料界新星,憑借優(yōu)異性能可廣泛應(yīng)用于新能源汽車、航空航天等多個領(lǐng)域,有望被列為重點發(fā)展對象。”工業(yè)和信息化部原材料工業(yè)司司長周長益在日前舉行的2015中國國際石墨烯創(chuàng)新大會上表示,包括石墨烯在內(nèi)的新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“十三五”規(guī)劃正在編制并即將出臺。
石墨烯是一種碳原子單層平面晶體新材料,它獨特的碳單層結(jié)構(gòu)一度被認為無法穩(wěn)定存在。2004年,英國曼徹斯特大學科學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功從石墨中分離得到石墨烯,并因此榮獲2010年諾貝爾物理學獎。
作為材料界的新星,石墨烯是目前已知室溫下最好的導電和導熱材料,是人類已知強度最高的物質(zhì),具備極高的透光性和極大的比表面積。石墨烯優(yōu)異的性能使得它在多個領(lǐng)域具備變革潛力,已經(jīng)有所建樹的領(lǐng)域包括散熱材料、柔性觸摸面板、微型傳感器、二次電池、芯片材料等。
我國發(fā)展石墨烯具有天然的優(yōu)勢,已探明的天然石墨儲量約5500萬噸,居世界首位。
工業(yè)和信息化部日前公布《<中國制造2025>重點領(lǐng)域技術(shù)路線圖(2015年版)》,對石墨烯的發(fā)展路徑進行了明確梳理,指明了未來發(fā)展的方向,并明確指出石墨烯產(chǎn)業(yè)“2020年形成百億產(chǎn)業(yè)規(guī)模,2025年整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破千億”的發(fā)展目標。
在國家戰(zhàn)略指引下,我國石墨烯研發(fā)和專利持有量已在全球占據(jù)一席之地。國家在“十二五”規(guī)劃中明確將包括石墨烯在內(nèi)的新材料列為重要的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè);國家自然科學基金委員會已經(jīng)陸續(xù)撥款超過3億元資助石墨烯相關(guān)項目;國家引導石墨烯產(chǎn)業(yè)成立了中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,聯(lián)盟成員已達53家,6位聯(lián)盟常務(wù)理事單位分別對石墨烯技術(shù)路線、標準戰(zhàn)略、專利布局、國際合作和產(chǎn)業(yè)促進進行支持和合理引導。
據(jù)了解,自2012年開始,我國在石墨烯論文和專利方面居全球首位。目前,我國石墨烯企業(yè)超過100家,并在常州、無錫、青島、深圳等地形成產(chǎn)業(yè)集群。
但是,我國石墨烯產(chǎn)業(yè)還面臨技術(shù)轉(zhuǎn)化能力弱、商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域窄等問題。周長益表示,工業(yè)和信息化部將以市場開發(fā)遇到的問題為導向,以終端產(chǎn)品的需求為牽引,采取一條龍模式,幫助企業(yè)構(gòu)建完善產(chǎn)業(yè)鏈,圍繞產(chǎn)業(yè)鏈配置創(chuàng)新鏈,聚集創(chuàng)新要素,強化上下游協(xié)同創(chuàng)新,提升石墨烯產(chǎn)品的綜合性能,抓住新材料、高端裝備快速發(fā)展及制造業(yè)由大變強的大好機遇,大力推進首批次的商業(yè)化運用,力爭把石墨烯打造成新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導產(chǎn)業(yè)。
11月4日,深圳市先進石墨烯應(yīng)用技術(shù)研究院、深圳市石墨烯協(xié)會揭牌成立,這是深圳市目前獲批的惟一一個針對石墨烯應(yīng)用的專業(yè)化研究院。 “石墨烯作為21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ男虏牧?,在電池、可穿戴設(shè)備、冷凝器等方面的應(yīng)用頻現(xiàn)突破,有望成為下一個萬億級的產(chǎn)業(yè)。”深圳市副市長陳彪表示。
深圳經(jīng)過多年發(fā)展聚集了一批石墨烯的研究機構(gòu)和企業(yè),為石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大奠定了基礎(chǔ)。據(jù)悉,華為與曼徹斯特大學合作研究石墨烯的應(yīng)用合作及石墨烯領(lǐng)域的研發(fā);比亞迪正全力研發(fā)石墨烯—磷酸鐵鋰電池;貝瑞特擁有多項專利正著手研發(fā)石墨烯儲能電池;烯旺在石墨導電、導熱、防腐等多個領(lǐng)域的應(yīng)用研發(fā)處于國際領(lǐng)先水平,已申報發(fā)明專利30多項。目前深圳在石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈的兩端已經(jīng)具備了推動產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的基礎(chǔ),特別是在下游的運用中擁有得天獨厚的優(yōu)勢。
“東旭光電正順應(yīng)新材料領(lǐng)域發(fā)展趨勢,將石墨烯作為公司進軍新材料產(chǎn)業(yè)的重要抓手,積極進行石墨烯產(chǎn)業(yè)布局。”東旭光電投資負責人、北京旭碳新材料有限公司董事長王忠輝接受記者采訪時表示。
據(jù)了解,2014年6月,東旭光電與北京理工大學共同成立了石墨烯研究院。今年3月,東旭光電又與北京理工大學共同成立北京旭碳新材料科技有限公司,作為石墨烯新材料的技術(shù)研發(fā)、項目孵化和產(chǎn)業(yè)運營平臺,推進石墨烯制備及應(yīng)用技術(shù)的突破。今年7月,東旭光電與中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議,雙方在信息交流、資源整合、戰(zhàn)略規(guī)劃、市場推廣等領(lǐng)域展開全方位戰(zhàn)略合作,打造專業(yè)化的石墨烯產(chǎn)業(yè)投融資平臺——北京東旭華清投資有限公司。
“在石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域,石墨烯透明導電薄膜有望最先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。”王忠輝表示,目前,國內(nèi)多家科研院所和企業(yè)已經(jīng)掌握石墨烯薄膜的小批量制備技術(shù),但現(xiàn)有工藝設(shè)備無法實現(xiàn)批量化生產(chǎn),目前正在解決石墨烯薄膜“卷對卷”生產(chǎn)技術(shù),提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本。
而日前,青島市政府向石墨烯的發(fā)現(xiàn)者安德烈·海姆頒發(fā)證書,大手筆布局石墨烯產(chǎn)業(yè)。目前青島多家高校、科研機構(gòu)和企業(yè)都開展了石墨烯及相關(guān)產(chǎn)品的研究與開發(fā),青島高新區(qū)作為中國北方惟一的國家級石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新示范基地,正積極打造以石墨烯為核心,以海洋為特色的新材料科技創(chuàng)業(yè)園,顯示出了良好的發(fā)展前景。
11月3日,北京碳世紀科技有限公司在江蘇常州召開全球首條石墨烯(單層碳原子)噸級示范生產(chǎn)線建成新聞發(fā)布會。該生產(chǎn)線產(chǎn)品為單層碳原子材料,且年產(chǎn)量能夠達到噸級,這在世界范圍內(nèi)尚屬首次。標志著單層碳原子石墨烯終于走出實驗室,正式實現(xiàn)工業(yè)化。
石墨烯實驗室制備的成本高昂,其工業(yè)化制備技術(shù)被全世界科學家廣泛關(guān)注和研究著,此次碳世紀技術(shù)團隊開拓出一套獨特的生產(chǎn)工藝,2014年初開始建設(shè)石墨烯噸級示范生產(chǎn)線,至2015年10月底正式建設(shè)完工。
據(jù)了解,目前,碳世紀已經(jīng)在16個領(lǐng)域開展了23項石墨烯下游應(yīng)用技術(shù)的研發(fā),并在潤滑、涂料、膜技術(shù)等領(lǐng)域與多家公司展開合作,其自主研發(fā)的碳威牌石墨烯發(fā)動機油改進劑產(chǎn)品已經(jīng)開始量產(chǎn)和銷售。
濟南圣泉集團股份有限公司推出的由石墨烯內(nèi)暖纖維制造的圣養(yǎng)牌多功能服飾則讓石墨烯穿戴起來。據(jù)圣泉董事長唐一林介紹,目前,圣泉集團已經(jīng)建立起全球首條100噸/年生物質(zhì)石墨烯工業(yè)化生產(chǎn)線,生產(chǎn)的能導電導熱,又能抗菌抑菌的“圣養(yǎng)”石墨烯服飾已經(jīng)開始投放市場。而制備石墨烯所用材料均為價格低廉、數(shù)量龐大、來源廣泛的農(nóng)作物秸稈,在實現(xiàn)石墨烯工業(yè)化充分量產(chǎn)之后,將擁有產(chǎn)量和價格雙重優(yōu)勢。
深圳烯旺新材料科技股份有限公司推出的石墨烯智能理療護腰產(chǎn)品,在京東眾籌平臺上一個月內(nèi)籌集938萬余元,獲得1.2萬余名支持者。
而石墨烯潤滑油的出現(xiàn),將成為潤滑油行業(yè)一項重大的轉(zhuǎn)折點。石墨烯潤滑油不僅節(jié)能減排,沒有任何大氣污染,而且有利于汽車省油和續(xù)航,實現(xiàn)企業(yè)和用戶雙贏。隨著國家對環(huán)保的重視,石墨烯潤滑油未來將會有更加廣闊的發(fā)展空間
目前已存在石墨烯聚合材料電池,其儲電量是目前市場最好產(chǎn)品的三倍,用此電池提供電力的電動車最多能行駛1000公里,而其充電時間不到8分鐘。石墨烯聚合材料電池的成本將比鋰電池低77%,重量也僅為傳統(tǒng)電池的一半。如果石墨烯材料能夠廣泛應(yīng)用,成本降低、續(xù)航里程和充電時間減少等優(yōu)勢突出,將成為未來電動汽車發(fā)展的福音。
業(yè)內(nèi)人士認為,長期來看,石墨烯在電動車、柔性電子領(lǐng)域的產(chǎn)品都將成為萬億級市場。在電子信息領(lǐng)域,石墨烯芯片的出現(xiàn)或?qū)㈩嵏补璨牧?,將人類帶到一個全新的時代。而短期來看,海洋工程防腐、電子器件散熱則是石墨烯“最接地氣”的應(yīng)用,帶動石墨烯材料制備的快速發(fā)展,為石墨烯在未來高端領(lǐng)域的應(yīng)用積累技術(shù)經(jīng)驗和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。
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