“新材料之王”石墨烯將引領新產(chǎn)業(yè)革命
發(fā)布時間：2019/5/27
在日前結束的第四屆中國國際新材料博覽會上，石墨尤其是石墨深加工產(chǎn)品——石墨烯新材料成為最大熱點和亮點。作為全國首個石墨產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟組織，“中國石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟”同時成立，標志著我國石墨產(chǎn)業(yè)步入發(fā)展新階段。
新材料中的“黑金”
作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”?？茖W家甚至預言石墨烯將“徹底改變21世紀”，掀起一場席卷全球的顛覆性新技術新產(chǎn)業(yè)革命。
石墨不僅是一種重要的非金屬礦產(chǎn)品，更是一種極為重要的戰(zhàn)略資源。石墨及其制品廣泛應用于冶金、機械、核能、武器以及節(jié)能環(huán)保、電子信息、高端裝備等領域，各國政府都很重視石墨資源的保護、開發(fā)和利用。“特別是隨著近年來石墨烯新材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應用的突破，石墨作為一種戰(zhàn)略資源的重要性更加凸顯?！惫ば挪扛辈块L辛國斌在中國石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟成立大會上表示。
我國天然石墨資源儲量豐富，經(jīng)過多年發(fā)展，目前已成為世界最大的石墨生產(chǎn)、出口和消費國。國家非常重視石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?！爸袊圃?025”提出，高度關注顛覆性新材料對傳統(tǒng)材料的影響，做好超導材料、納米材料、石墨烯、生物基材料等戰(zhàn)略前沿材料的提前布局和研制。去年11月，工信部聯(lián)合國家發(fā)展改革委、科技部出臺了《關于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》。
業(yè)內(nèi)人士認為，在全球新一輪產(chǎn)業(yè)升級和科技革命的大背景下，世界各國對石墨產(chǎn)業(yè)的重視程度越來越高，中國作為石墨資源大國，加快石墨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應用已是大勢所趨。
大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化值得期待“石墨烯主要以石墨烯粉體及石墨烯薄膜兩種形式存在?！敝袊墙饘俚V工業(yè)協(xié)會石墨專委會副秘書長劉榮華介紹說，石墨烯粉體通過天然石墨制備，應用于新材料領域和能源領域。新材料領域包括防腐涂料、散熱材料、電學材料和功能增強材料等；能源領域包括超級電容器和鋰離子電池。石墨烯薄膜通過甲烷制備，應用于電子領域、環(huán)境領域和醫(yī)藥領域等。電子領域包括觸控屏、電子元器件、傳感器材料和燃料電池材料等；環(huán)境領域包括金屬污染土壤修復、重金屬污染治理、海水淡化和霧霾預警等；醫(yī)藥領域包括靶向藥物輸送和催化載體等。
劉榮華認為，石墨烯處于產(chǎn)業(yè)化突破前的黎明期，在復合材料、鋰離子電池正極材料以及電子觸摸屏領域最有希望率先產(chǎn)業(yè)化?！伴L期來看，石墨烯想象空間最大的應用領域是替代硅，成為下一代超高頻率晶體管基礎材料，應用于高性能集成電路和新型納米電子器件中?！?/span>
由于具有超強特性，石墨烯將給各個領域帶來令人驚奇的巨大變化。用石墨烯取代硅，計算機處理器的運行速度將會提高數(shù)百倍，這項應用在未來的數(shù)據(jù)中心、智慧城市等建設中，可發(fā)揮作用的空間不可限量；石墨烯電子顯示屏，不僅更薄、透光性更好，還更有韌性和柔性，不容易破損，甚至還能夠卷起來；用石墨烯制造的感光元件，性能增強千倍，在昏暗的光線環(huán)境中，依然能夠捕捉到較為清晰的物體影像。不難看出，石墨烯應用前景巨大、潛力無限，這正是全球各國爭相布局石墨烯產(chǎn)業(yè)的原因。 “中國制造2025”明確了石墨烯在戰(zhàn)略前沿材料中的關鍵地位，并提出到2025年，在電動汽車鋰電池用石墨烯基電極材料、海洋工程等用石墨烯防腐蝕涂料、柔性電子用石墨烯薄膜和光電領域用石墨烯基高性能熱界面等重點領域要實現(xiàn)規(guī)模化應用?！兑庖姟芬蔡岢?，將石墨烯產(chǎn)業(yè)打造成先導產(chǎn)業(yè)，逐漸實現(xiàn)石墨烯材料在部分工業(yè)產(chǎn)品和民生消費品上的產(chǎn)業(yè)化應用，并提出到2020年，形成完善的石墨烯產(chǎn)業(yè)體系。在政策的大力支持和指引下，我國目前已經(jīng)涌現(xiàn)出一大批石墨烯相關企業(yè)，產(chǎn)業(yè)方向集中在石墨烯的制備以及儲能、觸摸屏和涂層等應用領域。我國成為目前石墨烯研究和應用開發(fā)最為活躍的國家之一。數(shù)據(jù)顯示，在所有國家中，中國申請的石墨烯專利數(shù)量最多，占全世界三分之一。
數(shù)據(jù)同時顯示，當前我國石墨烯加工成本已降至2011年的十分之一，優(yōu)良率和一致性也有了很大提升，下游應用大規(guī)模放量在即。業(yè)內(nèi)認為，隨著石墨烯手機、石墨烯電池等應用逐漸走向成熟，石墨烯大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化值得期待。
聯(lián)盟助力產(chǎn)業(yè)由大變強
盡管經(jīng)過多年推進石墨資源開發(fā)和深加工，我國石墨產(chǎn)業(yè)取得長足進步，石墨烯產(chǎn)業(yè)應用也有一定突破；但和發(fā)達國家相比，我國石墨產(chǎn)業(yè)還存在資源利用率低、深加工水平不高、技術創(chuàng)新能力不足和產(chǎn)業(yè)鏈條短等問題?！笆Y源優(yōu)勢沒有發(fā)展成產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢，大而不強的問題亟待破解。”辛國斌說。
辛國斌表示，希望以此為契機，推動中國石墨產(chǎn)業(yè)加快轉型升級、實現(xiàn)由大變強；要依托資源和市場優(yōu)勢，瞄準石墨烯等革命性的前沿材料，堅持需求牽引與創(chuàng)新驅(qū)動相結合，圍繞產(chǎn)業(yè)鏈構建創(chuàng)新鏈，加強行業(yè)共性關鍵技術研發(fā)和推廣應用，著力補短板、調(diào)結構。
辛國斌希望中國石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟發(fā)揮好平臺作用，加強石墨相關信息和數(shù)據(jù)的收集、分析及發(fā)布完善標準體系，積極向政府提出好的政策建議，引導企業(yè)加強自律，營造公平的市場競爭環(huán)境；同時要推動國際間的合作與交流，增強國際話語權，面向國家重大需求，組織產(chǎn)、學、研、用聯(lián)合攻關、技術創(chuàng)新，著力完善石墨全產(chǎn)業(yè)鏈。
中國石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟由黑龍江省工信委組織籌建。作為中國儲量最多、產(chǎn)能規(guī)模占全國70%的石墨大省，黑龍江正致力于把石墨產(chǎn)業(yè)打造成新的支柱產(chǎn)業(yè)，建成全國乃至世界重要的石墨生產(chǎn)加工基地。為此，黑龍江出臺了《石墨烯產(chǎn)業(yè)三年專項行動計劃（2016—2018年）》，提出到2018年，培育10個創(chuàng)新團隊，培育和支持10家具有一定規(guī)模的石墨烯高新技術企業(yè)，組建黑龍江省石墨烯協(xié)同創(chuàng)新中心，建立石墨烯產(chǎn)品首批次應用示范風險補償機制，力爭突破石墨新材料產(chǎn)業(yè)前沿技術。
