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石墨烯:从概念到产业新希望

发布时间: 2017-06-23 00:00     来源: 中国机器人行业协会

  网络名词“黑科技”,意指超越现今人类科技或知识所及范畴的科技或产品。这些天,在“6·18”展厅内,有种名副其实的“黑”科技正引发各界热议,那就是石墨烯。
  以“新烯望、新产业、新动能”为主题的石墨烯主题馆作为本届“6·18”的中心展馆,汇聚了我省有关石墨烯的几乎所有科研院所和企业,各家竞相亮出融合这一新材料的拳头产品,很是吸引眼球。而无论是在这些天召开的石墨烯高峰论坛,还是在各地举行的石墨烯产业对接会上,大家似乎都在关注同一个话题:如何更好、更快地推进这一概念产业化。
  传统产业,因石墨烯站上“风口”
  “过去,LED灯具使用铝型材作为散热件,而我们利用石墨烯优越的导热性能,将其与塑料进行化学嫁接,替代传统的铝制组件。不仅重量减轻40%、导热性能更好,成本还降低不少。”19日,在“6·18”现场,永安市泰启力飞石墨烯科技有限公司董事长甘秋洋当起了“推销员”。
  当前,LED行业竞争激烈,对成本越来越敏感。“目前,LED四大组件唯一没变革的就是散热器,它占成本的30%以上。”甘秋洋说,随着铝材料价格上涨,尤其是电解铝这种高能耗行业去产能,光电行业降低散热器成本的渴望尤为迫切。
  泰启力飞在两年时间里,依托厦门大学物理系、无锡石墨烯产业基地,检定了600多种石墨烯的特性,最终成功地将石墨烯与高分子材料相结合,在业界刮起新材料之风。
  “在竞争日益激烈的LED市场中,对新材料的应用速度越快,就意味着能越早地占有先机。”厦门信达光电有关人士表示。当天的推介会上,这家企业与泰启力飞达成合作协议,双方将共同开发石墨烯LED路灯,计划到2018年底实现100万组的年生产规模。
  业内人士认为,面对LED散热器这个千亿元级市场,石墨烯大有可为。
  在厦门凯纳石墨烯股份有限公司常务副总经理方崇卿看来,企业面对的锂电池这一行业“风口”,前景同样不可估量。
  “锂电池正极的初代导电材料是碳黑,做导电剂使用时是点对点接触,难以形成网络;目前采用主流的碳纳米管,就成了点与线的接触。现在,我们采用物理法剥离出片状的石墨烯,实现了点和面的接触,导电网络非常完整,能大幅降低导电剂的用量,且性能更优、成本更低。”方崇卿介绍说。
  凯纳是石墨烯原材料生产企业,如今也逐渐向产业后端延伸,通过将石墨烯粉底配方化分散到溶剂里制成导电剂,未来将为企业带来新增长点。目前,一条千吨级的石墨烯浆料生产线已经建成,即将进入量产阶段。
  在“6·18”展馆内,还有许多和石墨烯有关的应用。它们不仅重塑了人们对这一新材料的认知,也意味着这一新材料正飞入“寻常百姓家”。
  晋江的兴业皮革与四川大学教授范浩军合作研发出基于石墨烯的高物性牛鞋面革,利用石墨烯的高物性增强皮革耐磨性,属国内外首创。“目前项目还处于小试阶段,未来很有可能投入量产。”兴业皮革运营副总裁孙辉永说。
  而位于杭州的高烯科技则依托浙江大学高分子科学研究所,将高品质单层氧化石墨烯与己内酰胺进行原位聚合,生产出高强度、韧性好、断裂伸长率高、加工性能优越的复合材料。
  “这种材料防紫外线性能明显,防静电特性突出,在纺织服装行业有很广泛的应用前景。”高烯科技市场总监刘芳介绍道。据悉,我省一些纺织服装企业已经引进这一技术。
  协同创新,推动石墨烯产业化
  “这几年,在一系列产业发展规划和政策的推动下,依托厦门大学、华侨大学等科研机构和院所,福建的石墨烯产业发展迅速,形成了一批在业内有一定知名度的企业,尤其是石墨烯浆料、粉体的制备技术处于先进水平。”省石墨烯办有关负责人表示。
  石墨烯粉体的层数越少,品质越高。成立于2010年的厦门凯纳是国内首家石墨烯企业,其利用机械玻璃法率先在国内推出1-3层的石墨烯粉体,且实现了量产,能满足众多行业对石墨烯原料的需求。如今,企业正向下游应用端的导电材料、轮胎橡胶、防腐蚀涂层等领域挺进。
  而2012年成立的厦门烯成石墨烯科技有限公司则是国内石墨烯产业中最早实现盈利的企业。
  烯成总经理刘长江告诉记者,依托厦门大学特聘教授蔡伟伟等5位毕业于中科院物理所的博士,该公司成为国内首家从事石墨烯制备设备及石墨烯产品应用开发研究的企业。如今,其石墨烯制备设备在国内高校、科研院所、相关企业中有很高的市场占有率。
  如今,烯成公司也将视线瞄准于消费品市场。今年“6·18”,该企业带来了新推出的“石墨烯净化宝”,利用石墨烯具有较大的比表面积(2630㎡/g)的特性,可吸附家居及办公场所的甲醛等有害物质。“去年第四季度推出这一产品以来,销售额已经超过1000万元,未来可望实现5000万元到1亿元的年产值。”
  采访中,各方普遍认为,当前我省石墨烯产业还存在上下游“脱节”的现象。
  “从原材料到最终的产业化要在了解市场需求的基础上,不断地进行改性试验。但如今,大量的终端产品研发都是科研院所和石墨烯原材料企业单枪匹马在做。”刘长江说。方崇卿也表示:“以锂电池导电液这项技术为例,这是凯纳发起并经过不断测试,证明可以成熟应用到锂电池中的。如果没有试出稳定的性能,下游企业是不愿意碰这项新技术的。”显然,在他们看来,上下游企业间的协同创新机制亟待建立。
  甘秋洋则表示,石墨烯是基础原材料,虽被誉为“工业味精”,但在不同领域的应用需要大量的科研和改良,需要下游行业的参与。“必须依靠产业界的推动,不能只是政府、投资机构一头热,更不能游离在工业体系之外,而现实是企业都不愿意为‘概念’买单。”
  对此,中国科学院院士、厦门大学石墨烯工程与产业研究院院长田中群分析:“石墨烯的应用必须要从末端市场需求,也就是‘用’出发,倒逼原料、材料、器件的研发,形成具有目标导向、高效创新的产业链。这是新材料产业的规律。”
  据了解,我省各地在推动石墨烯产业链上下游衔接方面已经开始了有益尝试。
  厦门烯成石墨烯科技有限公司与厦门高新技术创业中心合作建设石墨烯新材料专业孵化器,建立企业牵头、政府引导的协同创新机制,计划通过3-5年实现在孵企业年产值过亿元,带动相关人才、企业、技术的集聚,进而更好地推动石墨烯产业化。
  晋江市通过政府主导设立、专业公司运营的方式成立石墨烯产业技术研究院,让石墨烯与当地传统产业有效结合。“产业院搭建平台,把技术、资本、市场这些要素整合在一起,实现风险共担、利益共享。另外,我们让企业参与到研发中,让技术研发一开始就与市场需求对接,一改过去新技术‘先做后卖’的理念。”院长肖炳烜表示。

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