如何讓“躁動不安“的石墨烯產(chǎn)業(yè)化?

時間:2016-04-06

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導語:有一種新材料,能開發(fā)出一種新的電池,可把數(shù)小時的充電時間壓縮至短短一分鐘。這種新材料就是石墨烯。

有一種新材料,能開發(fā)出一種新的電池,可把數(shù)小時的充電時間壓縮至短短一分鐘。這種新材料就是石墨烯。

石墨烯,是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。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”,科學家甚至預言石墨烯將“徹底改變21世紀”,極有可能掀起一場席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命。

在四川,全省探明石墨礦有8000萬噸,占全國的40%。豐厚的資源,美好的前景,是否是四川石墨烯產(chǎn)業(yè)的真實寫照?

各路資本的看好讓學界多年的孤獨攻堅變得不再冷清

火起來的石墨烯

3月29日,成都市一環(huán)路南二段16號,中國科學院成都有機化學研究所。“他下午又要來了。”瞿美臻滿臉無奈。瞿美臻是研究所催化技術(shù)研究發(fā)展中心主任,口中的他,是成都某科技股份有限公司董事長。兩人近期頻頻見面,是因為對方看中了瞿美臻手上的“寶貝”——石墨烯。

2009年,瞿美臻所在的團隊開始石墨烯制備的研發(fā)。2011年,實驗室成功制備石墨烯。如今,僅實驗室設(shè)備每天就能產(chǎn)出幾百公斤的石墨烯納米片,以及1公斤的單層石墨烯粉末。10噸/年的石墨烯導電粉體中試生產(chǎn)線已經(jīng)開建,計劃6月底試生產(chǎn)。“真正的工業(yè)化生產(chǎn)即將實現(xiàn)。”瞿美臻說,這也是企業(yè)頻繁找他的重要原因,“想合作,想投錢給我們。”瞿美臻數(shù)了數(shù),短短一個月時間,慕名而來求合作的投資企業(yè)已有七八家,其中不乏知名上市公司。

歷經(jīng)多年的孤獨攻堅,如今,瞿美臻似乎一夜之間感受到了石墨烯的“躁動”。

3月3日下午,四川省石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在德陽市成立,聯(lián)盟理事長是一直從事石墨烯生產(chǎn)與開發(fā)的德陽烯碳科技有限公司董事長郭安賢。德陽烯碳科技2012年就建成了1.5噸石墨烯粉體及漿料中試生產(chǎn)線,4月,年產(chǎn)30噸石墨烯粉體制備生產(chǎn)線也將試運行。

當天,10多家企業(yè)到場,與石墨烯相關(guān)的信息也在這里匯集:德陽設(shè)立首只石墨烯產(chǎn)業(yè)基金,遂寧在開發(fā)石墨烯導電漿料,攀枝花加快籌建石墨烯工程技術(shù)研究中心,巴中的石墨資源將加速開采……不少企業(yè)家甚至知道,四川省已經(jīng)將加快編制石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃列進了政府的重要工作事項。“新材料往往會帶來革命性的變化,石墨烯的優(yōu)越性能,使產(chǎn)業(yè)界迅速嗅到了其在電子、航天軍工、生物、新能源、半導體等領(lǐng)域可能的應(yīng)用潛力。”做此判斷的是國家“青年千人計劃”專家李雪松——全球首個發(fā)明大面積制備石墨烯薄膜的科學家,去年7月,他從美國歸來,赴電子科技大學任教。他告訴記者,有相關(guān)文獻明確,在塑料里摻入百分之一的石墨烯,能使塑料具備良好的導電性;加入千分之一的石墨烯,能使塑料的抗熱性提高30攝氏度。“四川的石墨資源儲量非常豐富,有很好的石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)。”這樣的話語在政府、企業(yè)、專家口中頻頻傳出。巴中、攀枝花等地有豐富的石墨資源,全省探明石墨礦8000萬噸,占全國的40%。大力發(fā)展前景看好的石墨烯產(chǎn)業(yè),也在情理之中。

行業(yè)標準缺失,成本居高不下下游產(chǎn)業(yè)鏈尚未形成

斷鏈的石墨烯

“10多年來,這個礦反反復復開工停工,不知道這盤能不能搞成?”近日,巴中南江縣,坪河10萬噸/年高碳石墨采選工程開工了,圍著看熱鬧的人群中,有村民這樣說。

早在2000年,南江縣坪河石墨礦獲得了采礦許可證,并少量開采。但石墨礦如何加工運用,卻讓山里的人無所適從。其間,因低碳石墨產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一、技術(shù)含量低等,礦上的開采反復過多次。

如今,石墨烯產(chǎn)業(yè)熱了起來,巴中決定再次啟動石墨開采。這一次,當?shù)夭粌H成立了石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進領(lǐng)導小組,還制定《巴中市石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,以發(fā)展高新石墨產(chǎn)業(yè)為目標,劍指石墨烯。

但是,新材料產(chǎn)業(yè)化之路,不會這么容易。

瞿美臻所在的催化技術(shù)研究發(fā)展中心,目前出售的石墨烯制品總量,只能用“克”計量,且購買者也多為相關(guān)研究機構(gòu)人員。

同樣的尷尬,郭安賢也曾經(jīng)歷。雖然德陽烯碳科技發(fā)展了部分企業(yè)客戶,但去年一年的銷售總量也只有十幾千克。

這是四川石墨烯產(chǎn)業(yè),也是整個行業(yè)面臨的困局——石墨烯下游產(chǎn)業(yè)鏈尚未形成,目前還處于前期專利布局期,石墨烯產(chǎn)量、質(zhì)量及成本問題并未獲得下游應(yīng)用市場的普遍認可。

去年12月,德陽首次舉行石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展推介會,國內(nèi)70余家相關(guān)企業(yè)的負責人成為座上賓。為讓更多下游企業(yè)了解并認可石墨烯,德陽烯碳科技送出了100多份總計價值5000萬元的高品質(zhì)石墨烯粉體、漿料。“我們最大的希望就是,能有下游企業(yè)和我們一起開發(fā)應(yīng)用產(chǎn)品。”郭安賢介紹,企業(yè)正在全力開發(fā)石墨烯導電油墨、石墨烯復合導熱墊、石墨烯防腐涂料等多個下游產(chǎn)品,希望有下游企業(yè)參與,一方面是降低下游產(chǎn)品開發(fā)成本,另一方面也希望石墨烯被更多人了解。

但讓郭安賢失望的是,如此不計成本的贈送之后,回收到的反饋意見只有20份左右。從反饋數(shù)據(jù)來看,應(yīng)用石墨烯后,能讓下游產(chǎn)品性能有不同程度的提升,但“少有企業(yè)提出大量采購”。

這是為何?“企業(yè)是要算賬的。”李雪松介紹,市場上,1克石墨烯,售價最低要幾百元,最高幾千元。若企業(yè)在產(chǎn)品中使用石墨烯,成本提高幾百倍,但產(chǎn)品性能卻不可能同比提升,“可能提升20%,也可能只提升30%,但絕對比不上成本提升的倍數(shù)”。

降低市場售價也是困難重重。“雖然我們有石墨烯制備專利技術(shù),但其獨特的工藝決定其生產(chǎn)成本不可能在短期內(nèi)大幅度下降。”郭安賢說,這需要再次進行技術(shù)攻關(guān)。

推廣難,還在于石墨烯產(chǎn)業(yè)沒有相應(yīng)的行業(yè)標準。什么是石墨烯產(chǎn)品,沒有定論;石墨烯材料如何分類、有哪些術(shù)語,也沒有相應(yīng)標準。“有涂料企業(yè)想和我們合作,但問題是,石墨烯防腐涂料產(chǎn)品的標準是什么?標準都沒有,企業(yè)怎么敢大量采購石墨烯來生產(chǎn)新產(chǎn)品?”郭安賢坦言。

“有人說石墨烯制備量很少,有人卻可以年產(chǎn)10噸,這就是行業(yè)標準缺失造成的混亂。”李雪松感慨,最怕的就是魚目混珠,擾亂產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

有石墨資源不完全等同于有石墨烯產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢

想辟蹊徑的石墨烯

“感謝你,但我們真不著急擴大規(guī)模。”面對數(shù)次來訪的投資者,瞿美臻委婉地拒絕了。

把送上門的錢往外推,瞿美臻絲毫不覺得可惜。他心里一直在敲警鐘:“石墨烯是新興材料,但在我國已有過度炒作概念的跡象。真正的應(yīng)用市場起不來,盲目跟風最終可能一敗涂地。”“可惜的是,現(xiàn)在全球還沒有真正的成熟產(chǎn)品出現(xiàn)。”這也是李雪松的關(guān)注點。在他看來,石墨烯的成長需要時間,企業(yè)和政府都需要耐心。李雪松甚至用硅材料的應(yīng)用歷程來闡釋,“硅從發(fā)現(xiàn)到應(yīng)用,花了60多年的時間,隨著科技進步,石墨烯的大規(guī)模應(yīng)用時間可能變短,但是總有一定周期。”

等待的時間里,四川還有很多功課要做。

國內(nèi)最早研究石墨烯的專家之一,中科院院士、清華大學原子分子納米科學研究中心主任李家明給出建議:“石墨烯是全球性的大產(chǎn)業(yè),從起步開始就必須要有大格局、大視野,不能偏居一隅,更不能閉門造車。”

李家明表示,在已經(jīng)成立的產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟基礎(chǔ)上,四川需建頂尖的“參謀部”,“邀請包括兩院化工、化纖等領(lǐng)域的院士和國內(nèi)一流專家來碰撞,請他們出主意,集思廣益,把下游方向想得更清楚。同時,要千方百計把產(chǎn)品成本降下來。企業(yè)應(yīng)用后真正有利可圖,自然會加大應(yīng)用,這是市場選擇,而不是簡單靠宣傳。”

石墨資源也不完全等同于石墨烯產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。“石墨烯產(chǎn)業(yè)是技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),而非資源密集型。”李雪松認為,雖然四川有大量的石墨資源儲備,但從全國來看,四川對石墨烯的研究和應(yīng)用起步較晚,落后于重慶和江蘇等地。

當然,從豐富的資源儲備上找出路并不是沒有選擇。

李雪松看中了四川電子信息產(chǎn)業(yè)的雄厚根基,致力于紅外探測器的應(yīng)用。在他看來,石墨烯在紅外探測器中的應(yīng)用不易被市場復制,正是四川發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)的“蹊徑”。

不過當下橫亙在科研方面的難題,除了制備技術(shù)本身,更缺乏高端制造業(yè)支撐。回國后,李雪松就開始購置石墨烯薄膜的制備設(shè)備,但是制造業(yè)水平確實需要大幅提升,一根直徑6.35毫米的不銹鋼鋼管誤差甚至大到肉眼就能看出,“我們要開發(fā)出真正自己掌握的核心技術(shù),制造業(yè)這個基礎(chǔ)必須強大。”李雪松坦言。

所以,從某種意義上來說,石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要“放長線”,才能“釣大魚”。

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