加快實現(xiàn)石墨烯的標準化生產(chǎn),也是推進“石墨烯+”的一個重要環(huán)節(jié)。截至目前,由于行業(yè)標準缺位,我國石墨烯研發(fā)生產(chǎn)泥沙俱下,許多地方竟然把膨脹石墨當做石墨烯,還有部分石墨企業(yè)技術(shù)落后,采富棄貧,開采回收低,環(huán)境破壞大。所以,推進標準化生產(chǎn)迫在眉睫。
此外,石墨烯產(chǎn)業(yè)更要細分市場,實現(xiàn)專業(yè)化、系列化生產(chǎn)。從大的方面看,石墨烯適用于儲能領(lǐng)域、熱管理領(lǐng)域、涂料領(lǐng)域、電子信息領(lǐng)域,廣泛應用于冶金、石油化工、機械工業(yè)、電子產(chǎn)業(yè)、核工業(yè),但細分下來,只有實現(xiàn)耐火材料、導電材料、耐磨材料、潤滑劑、耐高溫密封材料、耐腐蝕材料、隔熱材料、吸附材料、摩擦材料和防輻射材料的系列化生產(chǎn),并完善成套技術(shù),才能實現(xiàn)原材料領(lǐng)域有效供給、與相關(guān)產(chǎn)業(yè)的升級有效對接。
中國擁有全世界最為龐大的石墨烯研發(fā)隊伍,從2011年起發(fā)表的學術(shù)論文數(shù)量就穩(wěn)居世界第一。中國申請的石墨烯專利數(shù)量也高居全球榜首,呈遙遙領(lǐng)先之勢。
目前,中國正在掀起一場轟轟烈烈的石墨烯產(chǎn)業(yè)化運動。全國有將近20家石墨烯產(chǎn)業(yè)園,這個數(shù)字還在增長。無論是發(fā)達地區(qū),還是偏遠地區(qū),都在建石墨烯產(chǎn)業(yè)園,這讓人想起1958年大躍進時期的“大煉鋼鐵”運動。
其實,對于石墨烯材料來說,理想與現(xiàn)實差距很大。理想的石墨烯具有完美的蜂窩狀結(jié)構(gòu),而現(xiàn)實的石墨烯就像一件破衣服,由無數(shù)個石墨烯微片拼接而成。石墨烯上有很多缺陷,還有很多臟東西。因此,現(xiàn)實制備出來的石墨烯材料性能沒有那么好,價值也沒有那么高。套用一句網(wǎng)絡語言,就是“理想很豐滿,現(xiàn)實很骨感”。
我們可以看不懂未來,但是可以回顧歷史,溫故而知新。大家所熟悉的碳纖維研發(fā)歷史很有借鑒意義。1961年,大阪工業(yè)技術(shù)試驗所進藤昭男發(fā)明聚丙烯腈基碳纖維制備技術(shù),十年后的1971年日本東麗公司率先實現(xiàn)工業(yè)化量產(chǎn),每月1噸的規(guī)模。東麗公司沿著T300、T800、T1000的標號之路不斷提升碳纖維的質(zhì)量,投入了1400多億日元研發(fā)資金,直到2003年贏得波音787合同后,才真正扭虧為盈。實際上,早年的碳纖維只能做釣魚桿,而現(xiàn)在的碳纖維已成為先進航空器的支撐材料。同樣叫碳纖維,但是東西不一樣,強度完全不一樣。相信石墨烯材料也會走同樣的路,需要時間的積淀,需要持續(xù)的投入,更需要耐心。
制備決定未來?,F(xiàn)在的石墨烯并不等同于未來的石墨烯。
“十三五”石墨烯行業(yè)深度分析及發(fā)展規(guī)劃指導報告表明,石墨烯可以分成兩大類,粉體石墨烯和薄膜石墨烯,制備方法不同,用途也完全不同。從大規(guī)模生產(chǎn)的角度講,粉體石墨烯通常從石墨出發(fā)制備,通過一系列的物理化學過程把石墨烯從塊體石墨上剝離下來。這種石墨烯一般質(zhì)量較差,但產(chǎn)量很大,也比較便宜。目前國內(nèi)產(chǎn)能已達到7000噸規(guī)模,實際產(chǎn)量也就百噸規(guī)模。
化學氣相沉積方法是規(guī)?;苽浔∧な┑耐ㄓ眉夹g(shù),所得到的石墨烯質(zhì)量很高,當然也比較貴,目前國內(nèi)產(chǎn)能已達到年產(chǎn)百萬平米量級。北京大學在高質(zhì)量石墨烯制備方面做了大量的研究探索,在標號石墨烯薄膜、三維粉體石墨烯、超級石墨烯玻璃以及超級石墨烯光纖等研究領(lǐng)域取得一系列重要突破。
未來的石墨烯產(chǎn)業(yè)會是一塊大蛋糕。當然,這塊蛋糕我們能夠切到多少是個未知數(shù)。取決于我們現(xiàn)在關(guān)注什么,我們需要關(guān)注的是引領(lǐng)未來的核心技術(shù),而不僅僅是今天的產(chǎn)品。當然,從一個實驗室材料和技術(shù)走到產(chǎn)業(yè)需要很長的路,需要投入、堅持和耐心。
中國擁有最龐大的石墨烯研究隊伍,但是非常分散,基本上是小作坊式的。到處搞石墨烯產(chǎn)業(yè)園的做法,大部分是簡單重復,缺少技術(shù)含量,急功近利現(xiàn)象非常嚴重。
很多人誤認為石墨烯產(chǎn)業(yè)會很快走向大規(guī)??焖侔l(fā)展階段,實際上并非如此。根據(jù)高德納公司(Gartner)的技術(shù)成熟度曲線,實際上石墨烯產(chǎn)業(yè)仍處于早期階段,很快就會進入死亡谷,這時候最需要的是堅持、企業(yè)遠見和國家意志。碳纖維從小批量生產(chǎn)到現(xiàn)在已有45年,而石墨烯只有12年的歷史,的的確確跑得有點快了。石墨烯產(chǎn)業(yè)畢竟是實體產(chǎn)業(yè),絕不會像互聯(lián)網(wǎng)那樣一“忽悠”就起來。
當然,我們也看到了希望。北京市剛剛啟動了石墨烯專項,跨度是十年,從“十三五”到“十四五”規(guī)劃。我們的布局絕不僅僅是今天的產(chǎn)品,重點是未來的核心技術(shù)研發(fā)。
北京市的另一個重要舉措是成立北京石墨烯研究院,希望該研究院能夠引領(lǐng)石墨烯產(chǎn)業(yè)的未來。這個研究院生產(chǎn)的是技術(shù)以及技術(shù)派生出來的企業(yè)群,還有最終的石墨烯產(chǎn)業(yè),而不是今天的產(chǎn)品。
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