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产学研联动 石墨烯产业发展结硕果_a

2020-01-19 20:17:24来源:励志吧0次阅读

去年底,工信部、发改委、科技部等三部委联合印发《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》,提出要把石墨烯产业打造成先导产业,到2020年,形成完善的石墨烯产业体系。

对厦门来说,发展石墨烯产业优势明显——厦门有国内第一家专业从事石墨烯研发的企业,有石墨烯行业内较早盈利的企业,多家科研院所在石墨烯的研究上也多有建树,并在产学研联动上结出硕果。石墨烯发现者、诺贝尔物理学奖获得者康斯坦丁·诺沃肖洛夫也是厦门的老朋友。两年前,他受邀任厦门大学荣誉教授,成为厦门大学石墨烯工业技术研究院的“智库”,近年来,他更是多次来厦,参观石墨烯企业并表达了合作意向。

厦门市委市十分重视发展石墨烯产业。今年的厦门市工作报告明确指出,要大力发展新技术,抓紧布局石墨烯等未来产业。良好的基础加上政策引导,有理由相信,厦门打造国际“碳谷”前景可期。

厦门凯纳石墨烯技术股份有限公司

今年可批量生产石墨烯产品

过去几年,厦门凯纳石墨烯技术股份有限公司(以下简称“凯纳”)一直致力于从事石墨烯的研发,现在,这家国内第一家专业从事石墨烯研发的企业,正在从中试走向工业化,进行石墨烯的批量生产。今年2月,凯纳正式登陆新三板,成为省内第一家石墨烯挂牌企业。

采用独特的生产工艺

早在2006年,凯纳就走产学研的路子,与华侨大学教授陈国华及其团队合作,启动石墨烯技术的研发。那个时候,石墨烯离“风口”尚远,业界对其也较陌生,凯纳创始人、厦门大学化学院出身的赵立平却坚信,石墨烯将成为未来材料的宠儿。凭借着对科技的热忱和坚定的信念,凯纳和陈国华的团队携手钻研,终于在2009年在实验室开发出石墨烯的生产工艺,后于2010年正式注册成立公司。

与采用化学法研制石墨烯的“大多数”不同,凯纳用的是物理剥离机械法。“相比于传统化学法生产工艺带来的环境污染,采用物理法生产石墨烯耗能小,较为环保,不过却也面临‘产能较小’的短板。”凯纳技术负责人洪江彬介绍说,多年来,凯纳研发的焦点集中于开发低成本高性能的石墨烯量产技术,截至目前已取得近10个发明专利。凯纳在石墨烯领域的成果吸引了下游应用行业的关注,2013年国内最大的聚氯乙烯上市企业中泰化学看中了凯纳的石墨烯应用技术,决定投资凯纳并一起合作共同开发石墨烯在塑胶领域的应用。

首期建设年产2200吨石墨烯产品

“2015年,我们完成了中试工作,计划今年实现批量生产,目前已经完成年产21000吨石墨烯产品生产线的厦门市工商领域投资项目备案,计划第一期进行年产2200吨石墨烯产品建设项目。”洪江彬说,凯纳计划生产的石墨烯将主要用于新能源电池、高性能塑胶、防腐蚀涂料、导电涂料等领域,他举例说,“使用石墨烯改良过的锂电池,导热、导电性能优异,充电速度将大为提升,续航时间也将随之延长;加入石墨烯的防腐蚀涂料有极高的防腐性,可以提高船舶的抗腐蚀性能,延长使用寿命。”

厦门烯成新材料科技有限公司

淘金石墨烯生产设备

厦门烯成新材料科技有限公司(以下简称“烯成”),是厦门乃至国内石墨烯产业绕不开的一家公司。作为国内首家专业研发与销售石墨烯化学气相沉积系统的高科技企业,烯成另辟蹊径,从石墨烯的科研仪器做起,并有了盈利。烯成总经理刘长江对此有个形象的比喻,“就像美国的“淘金热”,有人疯狂淘金,也有人向淘金者卖牛仔裤、卖铁锹。”石墨烯设备正是淘金用的“铁锹”,自成立至今,烯成首创的G-CVD石墨烯生长系统销量超过90台,市场占有率达80%以上。

项目获创新创业大赛奖项

傲人的市场占有率背后,是烯成过硬的技术。我们可以从烯成创始人之一的蔡伟伟履历中窥见一斑:2009年,在美国攻读博士后的蔡伟伟和同事开发出化学气相沉积法制备石墨烯,相关成果发表在《科学》杂志上,同年他又在《应用物理快报》上发表世界上第一篇关于石墨烯做成透明导电电极的论文;2010年,蔡伟伟回国发展,成为厦门大学物理系的闽江特聘教授、博士生导师;2012年,蔡伟伟参与创办烯成,将科技成果进行转化。

技术研发能力,构成了烯成的核心竞争力。在去年10月举行的第四届中国创新创业大赛新材料行业总决赛上,烯成的“基于自限制法的超大面积石墨烯制备系统”项目获得大赛三等奖。成为首次在该赛事获奖的厦门企业。

推动成立石墨烯众创中心

提及今年计划,刘长江说,烯成将深耕石墨烯导热膜、导热塑料等领域,“目前这两块都已在批量生产”,导热膜和导热塑料将应用于手机、LED产品、平板电脑等领域。同时,烯成正推动整合资源,成立石墨烯、新材料主题的众创中心,搭建公共测试平台,引导石墨烯、新材料的科研人员来厦创业。“我们希望依托公共平台的测试设备,可减少创业者的研发成本降低创业风险。”刘长江表示,烯成还将携手背后的基金——德尔石墨烯基金、达晨创投、赛伯乐投资、兆华伟泰基金,全方位为创业者提供资金上的解决方案。

【名词解释】

石墨烯

谁是“材料之王”?越来越多的答案指向石墨烯。它是目前世界上已发现的最薄、最坚硬的纳米材料,而且结构非常稳定,柔韧性很好,同时也是目前已知导电性、导热性最出色的材料。其导电性优于金属银和铜,强度是不锈钢的100倍,导热性是铜的10倍,电子迁移率是商用硅的100倍,透光能力强。据推测,2018年,全球石墨烯规模约为329亿美元,未来10年左右,石墨烯的产业规模将达到万亿元人民币。

【观点】

从供给侧发力

找准应用市场

厦门该如何发挥自身优势,发展石墨烯产业?

“关键还是要从供给侧着手,孵化应用端,引导企业面向市场来生产石墨烯产品。”在中科院海西研究院厦门稀土材料研究所岳红军博士看来,石墨烯的功能化应是石墨烯产业发展的重要方向。“此前有一些地方的石墨烯企业生产出了产品却堆积在仓库,因为他们找不到市场。”岳红军建议,厦门要结合现有环境和自身优势,找准石墨烯的应用市场,“譬如厦门的海洋产业发展得不错,应用石墨烯做海洋防腐涂层就是一个适合的方向。”岳红军认为,“目前国内石墨烯主要靠科研机构推进,这很容易导致石墨烯与未来市场需求脱节,当引导更多企业投入资金发展石墨烯应用,虽说不可能投入了钱就马上有成效,但从长远来说,这有助于石墨烯产业的可持续发展。”

岳红军说,石墨烯的产业化之路不是一蹴而就的,搭建产学研相互合作促进的平台是比较现实的途径。“建议搭建产学研合作平台,整合高校、研发机构、企业的创新资源,加强技术研发和人才培养,共同推进石墨烯关键技术实现突破。”

中船重工725所厦门材料研究院石墨烯工作组负责人叶晓慧博士认为,目前发展石墨烯产业的“痛点”主要在于石墨烯产业链的上下游还未打通,“一些下游应用企业并不知道可以运用石墨烯材料来改善产品性能,需求潜力仍有待开发。”叶晓慧建议,可由牵头搭建石墨烯产业互动平台,增进电子、涂料、材料、化工等相关行业与科研院所的交流,“让需要石墨烯的企业提出需求,我们做石墨烯的才会有更明确的目标。”

【同步】

725所厦门材料研究院

发力石墨烯研究三大方面

中船重工725所厦门材料研究院石墨烯工作组负责人叶晓慧日前透露,石墨烯复合材料、石墨烯涂料和石墨烯电子产品是725所石墨烯研究的三大方面。“我们正计划加强与厦门当地的石墨烯产业链下游企业联系”。

去年底,中船重工725所投资1000万元在厦门材料研究院设立石墨烯研究中心,期望通过对石墨烯的研究,拓展多领域的应用。对于725所来说,做石墨烯课题研究具备先天优势——作为船舶材料研究所,725所在材料研究方面积累了丰富的经验。研发石墨烯船舶涂料,是725所在石墨烯领域迈出的第一步。

叶晓慧说,放眼未来,石墨烯产业的发展势必会往高端产品发展,而最具潜力的应用将在电子产品方面,“包括大面积柔性透明显示、高性能电子芯片、高灵敏度传感器、物联网等下一代智能化社会所需的电子产品,因为石墨烯最大的特点就是独特的电子结构,电子的移动速度是目前材料中最快的、导电性能是最好的。”叶晓慧介绍说,为了牢牢抓住电子产品这一市场,725所计划向激光直写石墨烯柔性器件发力,旨在未来石墨烯竞争中储备力量。

中科院海西研究院厦门稀土材料研究所

深耕氟化石墨烯研究

“新材料氟化石墨烯的制备及性能研究”,是中科院海西研究院厦门稀土研究所的研究课题。“所谓氟化石墨烯,指的是石墨烯部分氟化或全部氟化而生成的一种二维平面结构的新材料。”研究人员岳红军博士解释说,进行氟化的石墨烯优点多多,包括:表面能低、疏水性强及带隙宽等优异的物理化学性能,以及具有耐高温、耐腐蚀性、耐摩擦性、化学性质稳定和优异的润滑性。

先天优势使得氟化石墨烯可广泛应用于高温涂层、抗磨润滑涂层及高比能锂电池正极材料领域,岳红军说,从商业角度来说,这将是一个广阔的市场。同时,“作为一种新型材料,氟化石墨烯是精细氟化工发展的新方向,而作为我国氟化工强省的福建省,为摆脱只生产利润低、环境污染大的氟化氢等初期氟化工产品的局面,提供了一个新的方向和机遇,更为福建省的精细氟化工产业升级提供新的动力。”

当然,氟化石墨烯的研究将是一个漫长的过程。岳红军坦言,目前,氟化石墨烯的研究尚处于起步阶段,由于受到实验条件的限制,从事相关研究的科技人才较少,而氟化石墨烯的产业还处于实验室研究阶段,国内外市场还无相关产品销售。但无论如何,可以确定的是,研究已启动,梦想照进现实指日可待。

厦门大学石墨烯研究院

建全省唯一石墨烯研发大楼

2014年5月,厦门大学与曼彻斯特大学、英国BGT Materials (BGTM)公司合作共建厦大石墨烯工程与产业研究院。同时,厦大还聘请曼彻斯特大学教授、2010年诺贝尔物理学奖得主康斯坦丁·诺沃肖洛夫为厦大荣誉教授。在康斯坦丁·诺沃肖洛夫的指导下,厦大石墨烯研究院科研团队与英国BGTM公司在一些合作项目上取得了一定的进展。

厦门大学计划在翔安校区建5万平方米的石墨烯研发大楼,分为一期和二期工程。建成后将成为我省唯一的石墨烯研发大楼。

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