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政策引领、标准先行、创新示范、平台搭建、布局专利,让产学研企用在一个平台上对话、互动,联盟绘制的产业发展路线图,让石墨烯的发展之路变得明朗。
破解产业瓶颈需实现下游规模化应用
现实的情况是,中国石墨烯的发展水平同步于全球,但欧美研发的原始性创新成果更多。目前,《science》和《natrue》约有400多篇关于石墨烯的文章,中国发表的只有四篇,而且欧美的论文专利引用率较高。
“但中国产业化的步伐比国外要快一到两年,石墨烯应用市场在中国潜力巨大。”李义春解释说,石墨烯在传统产业的改造升级上,显示出很大的竞争力。
作为“工业味精”,石墨烯被添加到橡胶、塑料等各种材料中,显著提升了传统产业的性能。“大家认为石墨烯有望拉动万亿产业链,很多企业也希望石墨烯提升产品的附加值和竞争力。乐观估计,五到八年内,中国将通过石墨烯拉动并形成万亿产业链。”
2015年被称为石墨烯产业元年,专家预测有望形成3—5亿元销售值,带动50—100亿元的传统产业升级。
李义春透露,石墨烯导电添加剂在动力电池应用已形成万吨级的量产,比如比亚迪汽车采用石墨烯锂电池。“降成本、提性能,石墨烯不仅提升了电池的性价比,而且加速了充电时间,但在电容量上没有明显突破。”
2013年,宁波墨西形成300吨石墨烯粉体生产线,常州二维碳素和重庆墨西实现石墨烯薄膜的中试生产。虽然石墨烯规模化制备工艺得到较大突破,一如专家所言,石墨烯产业化问题依然。李义春也坦言,石墨烯产业最大的瓶颈仍在下游应用,还没有一个领域能实现石墨烯的规模化应用。
“实现下游某一两个应用领域的突破,是当前石墨烯产业化工作的重中之重。”李义春认为,近几年,石墨烯有望在高端添加剂、导热材料、透明导电薄膜等领域实现应用上的突破。而在活性石墨烯材料、柔性有机太阳能电池、石墨烯纤维材料等领域,面临的技术问题多、难度也较大,产业化的时间相对更长。
在李义春看来,我国需尽快启动石墨烯重点研发计划,集中攻坚应用的关键技术问题;选择若干应用领域,打造从材料制备到终端产品的全产业链示范。此外,他呼吁建立石墨烯国际合作专项基金,鼓励中国企业走出去;设立创新引导专项基金,力促科技成果转移转化,并加强对石墨烯创新基地和人才的支持。
■联盟观察
颠覆硅时代尚需时日
石墨烯发现之后,6年摘得诺贝尔奖,获奖4年后就赢得投资。
当硅材料在集成电路上的应用已到极限,科学家转而对石墨烯寄予厚望。事实上,石墨烯最具附加值的应用在半导体领域,比如晶体管、高频元件、传感器。
“石墨烯不是一个单独材料而形成的产业,它能应用到包括航空航天特别是微电子等领域。”李义春告诉记者,一旦晶圆级尺寸石墨烯单晶薄膜的规模化制备技术取得突破,石墨烯有望取代硅成为新一代半导体器件的核心材料,将为电子信息技术带来革命性的变化。这对全世界来说都是一个巨大的难题,可能需要十几年甚至数十年的探索。
石墨烯有望改变人类发展进程。人类经历了石器、铜器、铁器时代,现在从硅时代有望进入碳时代,而碳时代是以石墨烯为标志的。
“我们乐观地估计,到2030年,石墨烯能整体应用于集成电路,虽然IBM已经做出了样品,但产业化的路子依然漫长。”李义春说,该领域基本为国外几个半导体巨头所垄断,欧美已在这一前沿性领域投入大量资金和力量;而我国在该领域的技术实力较弱,要实现产业化任重而道远。
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