中國儲能網(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)異性能可廣泛應用于新能源汽車、航空航天等多個領域，有望被列為重點發(fā)展對象?！惫I(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。
下一個產(chǎn)業(yè)藍海
石墨烯是一種碳原子單層平面晶體新材料，它獨特的碳單層結構一度被認為無法穩(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域具備變革潛力，已經(jīng)有所建樹的領域包括散熱材料、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＞重點領域技術路線圖（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)盟常務理事單位分別對石墨烯技術路線、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)記者了解，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)還面臨技術轉化能力弱、商業(yè)應用領域窄等問題。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)。
多方合力推進產(chǎn)業(yè)發(fā)展
11月4日，深圳市先進石墨烯應用技術研究院、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、可穿戴設備、冷凝器等方面的應用頻現(xiàn)突破，有望成為下一個萬億級的產(chǎn)業(yè)?！鄙钲谑懈笔虚L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和企業(yè)，為石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大奠定了基礎。據(jù)悉，華為與曼徹斯特大學合作研究石墨烯的應用合作及石墨烯領域的研發(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、防腐等多個領域的應用研發(fā)處于國際領先水平，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，特別是在下游的運用中擁有得天獨厚的優(yōu)勢。
“東旭光電正順應新材料領域發(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?！睎|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用技術的突破。今年7月，東旭光電與中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術創(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。
“在石墨烯應用領域，石墨烯透明導電薄膜有望最先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化?！蓖踔逸x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，但現(xiàn)有工藝設備無法實現(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，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、科研機構和企業(yè)都開展了石墨烯及相關產(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。
應用范圍廣泛
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)化制備技術被全世界科學家廣泛關注和研究著，此次碳世紀技術團隊開拓出一套獨特的生產(chǎn)工藝，2014年初開始建設石墨烯噸級示范生產(chǎn)線，至2015年10月底正式建設完工。
據(jù)記者了解，目前，碳世紀已經(jīng)在16個領域開展了23項石墨烯下游應用技術的研發(fā)，并在潤滑、涂料、膜技術等領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、柔性電子領域的產(chǎn)品都將成為萬億級市場。在電子信息領域，石墨烯芯片的出現(xiàn)或將顛覆硅材料，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域的應用積累技術經(jīng)驗和產(chǎn)業(yè)基礎。
