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石墨烯產業化:應用之困待解

石墨烯從2004年發現至今,其產業化實現了快速發展,但仍處于初步發展階段,關鍵在于石墨烯整個產業鏈到目前為止仍未實現疏通和整合。

石墨烯從2004年發現至今,其產業化實現了快速發展,但仍處于初步發展階段,關鍵在于石墨烯整個產業鏈到目前為止仍未實現疏通和整合。

本報記者 梁文艷報道

為科學引導與促進我國石墨烯產業健康有序發展,近日,全國納米技術標準化技術委員會傳出消息稱,制定國家標準工作已啟動。

據記者了解,被譽為“萬能科技材料”的石墨烯因其在航天軍工、新能源等多個領域有著廣泛的應用,但是由于其標準不一、市場“魚龍混雜”也一直制約著石墨烯產業鏈的完善。

據悉,此次國家標準制定主要是對去年已批準立項的《石墨烯材料的名詞術語與定義》等4項國家標準項目進行討論,對石墨烯核心術語、材料定義、制備方法等方面進行界定。

潛力巨大

2014年,石墨烯國內市場規模高達233.2億元。

資料顯示,石墨烯在化學傳感器、生物傳感器和生物界面,GRM和半導體集成,面向射頻應用的無源組件,硅光子學的集成,高頻電子學,光電子學,傳感器和柔性電子學等領域均有應用。石墨烯一旦產業化應用技術突破,市場需求將是巨大的。

石墨烯在諸多領域應用較為廣泛,其前景廣闊這也是毋庸置疑的。據了解,新材料產業作為戰略性新興產業的重點之一,也是未來高新技術產業發展的基石和先導,是我國成為世界制造業強國的重要基礎。石墨烯作為先進碳材料,它是當今發現的世界上最優質的材料。

而石墨烯具有超薄、超輕、超高強度、超強導電性、優異的室溫導熱和透光性,幾乎完全透明,結構穩定,應用非常廣泛,發展前景巨大,是推動戰略高技術發展的關鍵材料。

博隆咨詢分析師朱翔在接受《中國產經新聞》記者采訪時表示,石墨烯具有無限廣闊的應用前景,雖然現在還是潛在階段,普遍應用與產業化還沒有打開局面,但是從科學預測的角度來看,已經成為不可忽視的重點領域。她向記者舉例,石墨烯可替代和解決傳統鋰電池充電速度慢、蓄電能力差、壽命短、污染等弊端,可解決電動汽車發展的關鍵難題,使新能源電動汽車蓬勃發展。

再比如可以替代硅,制造未來新一代超級計算機;替代ITO透明導電薄膜,應用于觸摸屏、柔性顯示、太陽能電池等電子工業領域;還可應用于海水淡化、可降解塑料、散熱膜、防腐涂層、生物材料、復合材料、平板電腦、手表日歷、移動電話、光電探測器、石墨烯紙、石墨烯布以及航天軍工、超輕防彈衣、超薄超輕飛機、超薄折疊手機、甚至有想象力的天空電梯等。

“石墨烯創造的需求,極有可能掀起一場席卷全球的顛覆性新技術新產業革命。從全球發展趨勢來看,誰都不愿意喪失石墨烯發展帶來的重大機遇。”朱翔表示。

有資料顯示,我國已經走在了石墨烯產業化的前列,涌現出了一大批石墨烯相關企業,產業方向集中在石墨烯的制備以及儲能、觸摸屏和涂層等幾個應用領域。目前我國是石墨烯研究和應用開發最為活躍的國家之一。

據悉,我國已探明的天然石墨儲量約5500萬噸,占了全國總量42%,居世界首位。因此,我國在對石墨烯的研制上有著天然的優勢,加之國內公司不斷的改革創新,中國在石墨烯研究領域申請的專利項占全球總數的50%以上。

另據已發布的數據顯示,在所有國家中,中國申請的石墨烯專利數量最多,已超過2200項,占全世界的1/3。

2012年,工信部印發的《新材料產業“十二五”規劃》對石墨烯行業的發展奠定了堅實的政策基礎。2013年工信部發布的《新材料產業“十二五”發展規劃》中的前沿新材料中就包含石墨烯。

中商產業研究院行業分析師方復亮在接受《中國產經新聞》記者采訪時介紹,國家自然科學基金委資助了大量有關石墨烯的基礎研究項目,國家科技重大專項、國家973計劃也部署了一批重大項目。

記者了解到,在國家頂層布局的同時,國內各省也都積極地對石墨烯研究和產業化應用進行布局。我國石墨烯產業基本形成以江蘇省為聚合區,其他多地碎片化存在的產業格局。

問題亟待攻克

石墨烯行業在紛紛布局的同時,有業內人士認為,目前我國的石墨烯在高速發展的同時,存在著不可忽視的問題。

深圳市思格洛投資發展有限公司總經理羅高瞻在接受《中國產經新聞》記者采訪時表示,石墨烯在我國主要靠大學等科研單位推進,重科研輕應用,可能導致石墨烯與未來市場需求脫節。

記者在采訪中也了解到,目前我國企業力量較小,企業通常重視短期發展勝于長期發展,對研發的投入也不夠。

羅高瞻指出,政府應該對重大高新技術項目給與更優惠的政策,激發企業推動科技創新的動力。同時,企業應該與高校等科研機構合作,共同推動技術發展,共同享受技術進步的成果。

清華大學深圳研究生院院長、碳材料專家康飛宇曾在公開表示,我國雖然在石墨烯論文發表量上位居全球首位,但不少科研院所并不知道產業界到底要什么,科研和應用脫節問題突出。

資料顯示,石墨烯從2004年發現至今,其產業化實現了快速發展,但仍處于初步發展階段,關鍵在于石墨烯整個產業鏈到目前為止仍未實現疏通和整合。其中在發展過程中主要存在石墨烯制法、轉移技術、打通下游應用等,要真正實現石墨烯的產業化,必須在這些方面取得進一步的突破。

通過業內觀察者以及相關資料中不難發現,目前石墨烯制法尚不成熟,多數制法研究仍處于實驗室階段。

方復亮對記者表示,“石墨烯薄膜從生產基底轉移到產品基底技術難度較高,成本較大。下游應用領域細分不明確,需求潛力仍需開發,石墨烯替代已成熟標準化的產品面臨著困難與挑戰。”

朱翔坦言,自2004年石墨烯被發現以來,就一直面臨如何解決大面積、高質量石墨烯制備和快速高效轉移兩大關鍵問題。在顯示領域,要實現在金屬表面上催化生長石墨烯,再轉移到適合的基底上,以廣泛應用于電阻觸摸屏的技術工藝是十分困難復雜的。

朱翔指出,其實對于國外發達國家來說,石墨烯產業主要處于拓展應用領域的研究階段,石墨烯目前還不是一種需求量很大的必需性原料。但是,國外對石墨烯產業非常重視,各大企業爭相在未來大規模應用前布局專利核心技術。

本文來自中國產經新聞報,本文觀點不代表石墨烯網立場,轉載請聯系原作者。

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