加速手段:國際合作聯(lián)合創(chuàng)新
雖然國內(nèi)產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)起步,但我們應(yīng)該清醒地看到,由石墨烯應(yīng)用引發(fā)的產(chǎn)業(yè)化革命正處于黎明前的準備期。創(chuàng)新與合作、應(yīng)用研究與產(chǎn)業(yè)化推進將成為劃破黑暗的曙光。這是不久前召開的2014中國國際石墨烯創(chuàng)新大會達成的共識。在這場20多個國家、360多家機構(gòu)的1000余位石墨烯專家和企業(yè)代表聚首的行業(yè)盛宴上,誕生了《石墨烯創(chuàng)新寧波宣言》。《宣言》提出,石墨烯行業(yè)應(yīng)注重原始創(chuàng)新和開放合作,積極參與國際交流合作,充分利用全球創(chuàng)新資源,加快重大產(chǎn)品的創(chuàng)新突破,推動石墨烯產(chǎn)品的國際化發(fā)展。
近年來,世界石墨烯技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)突飛猛進的持續(xù)升溫態(tài)勢,各國都在這新一輪的高技術(shù)競爭中爭分奪秒搶占先機。2013年,歐盟宣布將石墨烯列入未來新興旗艦技術(shù)項目。中國作為石墨資源大國和制造業(yè)大國,不但在石墨烯研究方面與國際同步,而且在石墨烯應(yīng)用方面具有巨大的市場空間,由此成為全球石墨烯行業(yè)共同關(guān)注的焦點。
據(jù)了解,中歐雙方目前對石墨烯都給予了高度重視,同時也都取得了較大進展。雙方在石墨烯領(lǐng)域的研究有競爭,但更多的是互補。歐盟石墨烯旗艦計劃共列了13個大方向,雖然基本涵蓋了石墨烯的所有領(lǐng)域,但布局更側(cè)重于基礎(chǔ)和前沿領(lǐng)域,包括石墨烯在高頻電子、傳感器、柔性顯示等領(lǐng)域的應(yīng)用。而對于石墨烯在儲能電池、觸摸顯示、散熱、復(fù)合材料等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化研究,相對來說目前中國的商業(yè)化基礎(chǔ)更好,更有優(yōu)勢。因此加強兩方的合作與溝通,能夠取長補短,并實現(xiàn)資源的更有效配置,加速石墨烯產(chǎn)業(yè)的快速健康發(fā)展。
為此,國內(nèi)石墨烯行業(yè)將與歐洲石墨烯旗艦計劃組、Phantoms基金會等共同發(fā)起成立國際石墨烯創(chuàng)新聯(lián)盟,聯(lián)盟將通過建立公益性、非政府的全球石墨烯創(chuàng)新服務(wù)平臺,在全球石墨烯產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展藍圖繪制、增強國際化聯(lián)合創(chuàng)新、架設(shè)技術(shù)與資本的橋梁等國際產(chǎn)業(yè)環(huán)境建設(shè)等方面發(fā)揮重要的推動作用。據(jù)悉,聯(lián)盟總部有望設(shè)在中國。
中國高新區(qū)協(xié)會理事長張景安表示,中國在石墨烯領(lǐng)域研發(fā)起步較晚,但發(fā)展較快,有潛在優(yōu)勢和后發(fā)優(yōu)勢。特別是石墨烯許多應(yīng)用領(lǐng)域的市場空間在中國、在全球石墨烯研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化布局中有很強的互補性。因此,在推動石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時,加強國際間的合作尤為重要。
加速方向:從應(yīng)用領(lǐng)域突破瓶頸
石墨烯產(chǎn)業(yè)化目前風(fēng)風(fēng)火火,但仍然煉不出橫亙其前的最重要的一塊金子——應(yīng)用研究的根本突破。
石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,未來將在散熱材料、鋰電材料、儲能材料等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。但專家指出,目前最有價值的應(yīng)用應(yīng)該還是在半導(dǎo)體領(lǐng)域如晶體管、高頻元件、傳感器等。一旦晶圓級尺寸石墨烯單晶薄膜的規(guī)模化制備技術(shù)取得突破,石墨烯將有望取代硅成為新一代半導(dǎo)體器件的核心材料,將為電子信息技術(shù)帶來革命性的變化。但是這對全世界都是一個巨大的難題,可能需要十幾年甚至數(shù)十年的努力,而且這一領(lǐng)域本身的資金、技術(shù)門檻都很高。
至于石墨烯最早能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的領(lǐng)域,專家認為可能還是石墨烯粉體以高端添加劑的形式應(yīng)用于鋰離子電池、涂料、油墨、塑料等領(lǐng)域。例如,將石墨烯應(yīng)用于鋰離子電池可以解決傳統(tǒng)鋰電池能量密度和功率密度難以兼得的問題,因此石墨烯在鋰離子電池中應(yīng)用是一個非常有前途的方向。石墨烯可以在多個方面應(yīng)用于鋰電池中,比如石墨烯復(fù)合負極材料,如硅碳復(fù)合負極材料;也可以作為鋰電池正負極材料的導(dǎo)電添加劑,還可以涂覆于鋁箔集流體上,形成石墨烯功能涂層鋁箔石。
然而,上述這些目前都處在“進行時”甚至“將來時”。近年來,石墨烯粉體在規(guī)模化制備技術(shù)上取得了巨大進步,目前成本已經(jīng)從最初的幾千元1克降到大批量生產(chǎn)時的每克幾元甚至低于1元。盡管尚未經(jīng)過產(chǎn)品均一性、穩(wěn)定性等的考驗,但為其在下游的應(yīng)用提供了極大可能。
相比之下,石墨烯在下游的應(yīng)用研究就顯得相對滯后。目前石墨烯產(chǎn)業(yè)最大的瓶頸仍在于下游應(yīng)用,還沒有一個領(lǐng)域可以實現(xiàn)石墨烯的規(guī)模化應(yīng)用。因此,業(yè)內(nèi)人士指出,盡快實現(xiàn)石墨烯在下游的某一兩個應(yīng)用領(lǐng)域的突破是當(dāng)前石墨烯產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。