中國儲能網(wǎng)訊：石墨烯是僅有一個碳原子厚度的二維結構新材料，它在已知的材料中最輕、最薄、強度最大、韌性最好。
西班牙研發(fā)出世界首例石墨烯聚合材料電池，充電時間不到8分鐘，用此電池提供電力的電動車最多能行駛1000公里。這是不久前在《世界報》刊出的消息，在業(yè)界引起了很大關注。石墨烯作為一種新材料，當前正“紅得發(fā)紫”，對石墨烯的研究和推進產(chǎn)業(yè)化是世界各國攻關的重點領域。有消息稱，石墨烯將寫入我國正在編制的“十三五”規(guī)劃中。作為“科技創(chuàng)新中心”的北京，石墨烯產(chǎn)業(yè)化也于日前在豐臺破繭。對于石墨烯產(chǎn)業(yè)化這個全世界幾乎在同一起跑線的課題，在北京有沒有前景？它的產(chǎn)業(yè)化道路在何方？
石墨烯離生活漸行漸近
《世界報》的消息稱，西班牙一家以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)石墨烯的公司Graphenano，與西班牙科爾瓦多大學合作研究出首例石墨烯聚合材料電池，其儲電量是目前市場最好產(chǎn)品的3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。該公司計劃于2015年將此電池投入生產(chǎn)，并且計劃與德國四大汽車公司中的兩家于本月進行試驗。
石墨烯是什么呢？石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構新材料，其只有一個碳原子的厚度，是二維結構的材料。而我們現(xiàn)在所應用的材料都是三維結構。石墨烯的結構特性也賦予了其先天的優(yōu)勢：是已知的世界上最薄、強度最大、重量最輕、韌性最好的材料，具有良好的導熱、導電性能，同時它的潤滑性也非常好。
石墨烯一直被認為是假設性的結構，無法單獨穩(wěn)定存在，直到2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功地在實驗中從石墨中分離出石墨烯，從而證實了它可以單獨存在。兩人也因“在二維石墨烯材料的開創(chuàng)性實驗”共同獲得了2010年諾貝爾物理學獎。
石墨烯如此“高大上”，用它合成的復合材料能做什么呢？它離我們的生活有多遠呢？事實上，西班牙研發(fā)成功的電池就是石墨烯的應用之一。然而，石墨烯的應用還不僅局限于此。據(jù)英國布魯內爾大學教授凱恩斯介紹，因為強度大，如果用石墨烯做成一根頭發(fā)絲粗細的繩子，它可以吊起一架三角鋼琴。同時，因為它還很薄，潤滑度也好，未來在汽車輕量化、節(jié)能減排，能源，航空航天，生物技術等領域將大有作為。
不僅如此，石墨烯材料已經(jīng)應用在一些我們能夠看得見摸得著的產(chǎn)品中了，比如一些手機的顯示屏中就添加了石墨烯。
石墨烯或寫入“十三五”規(guī)劃
北京商報記者了解到，石墨烯一經(jīng)問世就因其優(yōu)良的性能及廣闊的應用受到世界各國的重視，各國都在致力于石墨烯在應用層面的研究和推進其產(chǎn)業(yè)化。
在美國馬勒動力總成CEO眼中，石墨烯這種新材料很有前景，將推動汽車行業(yè)的發(fā)展。
業(yè)內也有聲音認為，從1950年制造出世界上第一支硅晶體管，到上世紀80年代中期研制成功的納米級金屬材料，過去的五六十年科技呈爆發(fā)式增長。但目前劃時代的科技進步已沉寂了多年，包括在醫(yī)藥領域也是如此，科學家已找不到新的化學結構，并還在不斷嘗試。而石墨烯的出現(xiàn)，必將成為人類打造新生活的一個新發(fā)力點。
正因如此，歐盟已投入10億歐元用于石墨烯的研究和產(chǎn)業(yè)化應用。
眼下，我國在石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)化方面也正在發(fā)力。今年10月23日，國家發(fā)改委、財政部、工信部共同發(fā)布《關鍵材料升級換代工程實施方案》，提出到2016年，推動包含石墨烯在內的20種重點新材料實現(xiàn)批量穩(wěn)定生產(chǎn)和規(guī)模應用。
此外，有媒體報道稱，全國首個石墨烯高新技術產(chǎn)業(yè)化基地有望近期獲批，首個基地有望落戶常州，這將是全國首個“國字頭”的石墨烯產(chǎn)業(yè)化基地。此外，工信部等部門正在加緊研究“十三五”新材料規(guī)劃，出臺時間有望在2015年下半年，石墨烯入選該規(guī)劃已經(jīng)基本落定。
在我國，石墨烯行業(yè)近年來也得到不少省市的關注，其中江蘇省頗為上心，計劃將常州打造成“東方碳谷”。據(jù)統(tǒng)計，目前落地常州設立的聚焦石墨烯及先進碳材料科技園區(qū)的企業(yè)已逾30家。
北京石墨烯產(chǎn)業(yè)化破繭
今年，隨著北京城市功能戰(zhàn)略定位的調整，“科技中心”成為了北京打造的四個中心之一。北京市也做出了相應的要求：瞄準國際上最先進的技術，組織對接以企業(yè)為主體的承接載體，推動相關技術在京落地轉化和產(chǎn)業(yè)化。
新材料作為北京布局的八大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，依托中關村國家自主創(chuàng)新示范區(qū)的優(yōu)勢，也正在蓬勃發(fā)展。對于石墨烯的研究、推動其產(chǎn)業(yè)化，北京已邁出了第一步。
本月，英國布魯內爾大學高級石墨烯工程中心中關村豐臺園研發(fā)中心正式授牌，“石墨烯材料通過增材技術(3D打印)在汽車領域的高端應用專項”也由此啟動，將大力發(fā)展石墨烯應用領域的研發(fā)、測試、實驗等環(huán)節(jié)，目標是將國際上產(chǎn)業(yè)化條件比較成熟的技術和企業(yè)引進國內。
為了推動石墨烯的產(chǎn)業(yè)化，根據(jù)計劃，豐臺科技園正在規(guī)劃建設一個近40萬平方米的石墨烯產(chǎn)業(yè)園。
據(jù)介紹，豐臺石墨烯產(chǎn)業(yè)園初期規(guī)劃控制面積約20公頃，建筑面積近40萬平方米，重點布局石墨烯研發(fā)、孵化、檢測認證、技術與產(chǎn)品交易等公共服務平臺，吸引全球石墨烯研發(fā)機構、原材料生產(chǎn)企業(yè)、應用材料及元器件企業(yè)入駐，集高端應用開發(fā)、科技創(chuàng)新孵化、技術檢測評價、產(chǎn)業(yè)鏈示范應用、產(chǎn)品與技術集散交易五大功能于一體。
豐臺園將借助園區(qū)內新材料產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，用3-5年時間在石墨烯領域獲得新的技術突破，開展綠色、生態(tài)制備新技術的研究，實現(xiàn)高性能、低成本的規(guī)?；a(chǎn)，突破輕量化合金材料與復合材料應用技術、汽車裝置等高端結構研發(fā)與應用、新型顯示材料研發(fā)與應用、高端動力系統(tǒng)研發(fā)(石墨烯電池)等石墨烯應用技術。
到2020年，建成集功能、結構、復合材料于一體的具有國際影響力的戰(zhàn)略性石墨烯產(chǎn)業(yè)基地，重點開展石墨烯在機械工程、新能源汽車、新一代信息技術、節(jié)能環(huán)保、先進軌道交通裝備、新型顯示、航空航天、海洋工程等領域的應用。
摸著石頭過河
北京商報記者注意到，豐臺對推進石墨烯產(chǎn)業(yè)化的策略是政、產(chǎn)、學、研、用共同合作、共同發(fā)展，對國際開放，引進來、走出去；對國內開放，產(chǎn)業(yè)抉擇、優(yōu)勢互補。
其實，早在今年9月，“中關村豐臺園戰(zhàn)略性新材料國際合作項目”即已正式啟動，這是北京首個以石墨烯新材料為關鍵技術的國際合作項目。該項目政、企、產(chǎn)、學、研相結合，通過組建國際一流的石墨烯產(chǎn)業(yè)及戰(zhàn)略性新材料產(chǎn)學研隊伍，夯實園區(qū)戰(zhàn)略性新材料的科技人才基礎。項目啟動以來，以凱恩斯教授領銜的英國布魯內爾大學高級石墨烯工程中心科研團隊，就與國際機械工程領域的大型企業(yè)展開一系列的合作與研究。
“豐臺科技園將把石墨烯產(chǎn)業(yè)作為重點發(fā)展行業(yè)，帶動全園戰(zhàn)略性新材料產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化整合，促進戰(zhàn)略性新材料產(chǎn)業(yè)集群式發(fā)展，加快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的轉型升級。”豐臺區(qū)副區(qū)長、豐臺科技園管委會主任張婕對北京商報記者說，豐臺科技園將充分發(fā)揮現(xiàn)有20%的新材料企業(yè)在技術創(chuàng)新中的主導作用，把英國布魯內爾大學高級石墨烯工程中心研發(fā)成果快速轉化應用，促進豐臺科技園石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展國際競爭力的形成。
豐臺在推進石墨烯產(chǎn)業(yè)化的協(xié)同創(chuàng)新中，又開啟了一條新路徑。以往，引進、消化、吸收、再創(chuàng)新一直是我國的創(chuàng)新路徑，而在高精尖的研究中，可不可以換一種思路？原來的協(xié)同創(chuàng)新是多領域、多技術、多行業(yè)一起來創(chuàng)新。是不是可以搭建一個平臺，把國際上的人才、專家匯聚起來，進行人才協(xié)同，形成跨地域、跨國別、跨技術領域的協(xié)同創(chuàng)新？這是豐臺正在思考和探索的。
豐臺布局的這個石墨烯產(chǎn)業(yè)基地，其產(chǎn)業(yè)規(guī)模將有多大？產(chǎn)值將有多少？面對北京商報記者的提問，張婕給出的答案是：“我們很期待，但現(xiàn)在還不好說。”她認為，目前全世界都在推進石墨烯產(chǎn)業(yè)化，但石墨烯的應用目前還在研究階段，究竟怎樣的一條路徑能夠成功，不僅是豐臺，目前業(yè)界都在探索。
“石墨烯產(chǎn)業(yè)在豐臺發(fā)展得怎么樣，還是要依靠企業(yè)和市場的力量，政府僅是做一些引導、支持和服務，這才是產(chǎn)業(yè)園區(qū)該做的事情。”張婕認為，眼下豐臺并不是十分看重石墨烯能給帶來100億元還是1000億元的產(chǎn)值，豐臺更在乎的是今天選擇的路徑對不對；即使不是很成功，也希望給業(yè)界提供一些經(jīng)驗分享和借鑒。
雖然對未來還不可預測，但豐臺還在不斷提升服務產(chǎn)業(yè)發(fā)展的檔次。據(jù)張婕透露，豐臺科技園正籌備多只基金服務于石墨烯等豐臺的產(chǎn)業(yè)，希望營造更加良性的市場氛圍。
