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石墨烯:产业化步伐正在加快

发布时间:2019-10-12 22:05:31 编辑:笔名

近年来,制备石墨烯新方法层出不穷,随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破,石墨烯的产业化应用步伐正在加快。基于已有的研究成果,最先实现商业化应用的领域可能会是移动设备、航空航天、新能源电池等领域。

在重庆高新区金凤电子信息产业园区内,有一家成立于2013年的公司,首期投资近3亿元,拥有8700平方米的超净厂房,并于2013年底建成全球首条大规模石墨烯薄膜生产线。

这家公司全称为“重庆墨希科技有限公司”,公司总工程师魏大鹏告诉《中国科学报》记者:“通过引进中国科学院重庆绿色智能技术研究院的大面积单层石墨烯薄膜制备技术,公司石墨烯可达到100万平方米的年生产能力。”

神奇的材料

石墨烯与金刚石一样,都是碳家族的成员。早年,石墨烯一直被认为是假设性的结构,无法单独稳定存在。2004年,英国曼彻斯特大学的两位物理学家成功地从石墨中分离出石墨烯,从而证实它可以单独存在。这两位科学家也因石墨烯的贡献于2010年共同获得诺贝尔物理学奖。

问世以来,石墨烯创造了诸多“纪录”:石墨烯是世上最薄的材料,十万层石墨烯叠加起来的厚度大概等于一根头发丝的直径;物理学家通过试验发现,如果用石墨烯特制的包装袋,能承受大约两吨重的物品;石墨烯电阻率极低,电子迁移的速度极快;石墨烯几乎完全透光,透光率在97%以上。

据魏大鹏介绍,国内石墨烯的研究与国外同步,以中科院长春应用化学所、中科院物理所、中科院化学所为代表的研究机构以及北京大学为代表的高校,在石墨烯领域前沿科学研究方面取得了一系列成绩。

2012年,魏大鹏从美国普渡大学完成博士后工作回国,来到中科院重庆绿色智能技术研究院的微纳制造与系统集成研究中心(以下简称微纳中心)。当时,微纳中心在主任史浩飞带领下正在进行石墨烯薄膜的大面积制备研究。

科研工作与企业生产并行

加入微纳中心后,魏大鹏主要从事石墨烯应用研究,包括石墨烯触控技术、石墨烯柔性传感技术、石墨烯柔性光伏器件等。他表示:“我们希望将石墨烯应用于实际产品中,促进科学技术与产业的结合。”

2013年1月,微纳中心发布了我国首片15英寸单层石墨烯薄膜。同年3月,由上海南江集团与中科院重庆绿色智能技术研究院共同投资成立了重庆墨希科技有限公司,主营业务为石墨烯薄膜及其相关产品的研发、生产与销售。

据悉,重庆墨希科技有限公司(以下简称重庆墨希公司)注册资金2.67亿元,其中南江集团资金投入2亿元,中科院重庆绿色智能技术研究院以石墨烯技术专利成果转让为无形资产投资6700万元。

魏大鹏告诉记者:“我们微纳中心技术团队也一并加入重庆墨希公司,我主要从事公司项目管理及石墨烯应用技术开发。”

在中科院重庆绿色智能技术研究院,魏大鹏从事应用基础研究,并指导研究生,包括石墨烯电子皮肤、石墨烯光电器件等。他指出:“我们的研究到实际的市场应用还有几年甚至十几年的时间,目前成果主要以科研论文的形式呈现。”

而在重庆墨希公司,魏大鹏从事的石墨烯应用技术开发工作更为具体,比如石墨烯触控屏、石墨烯手机等,这些产品的基本原理在实验室已经摸清楚,在企业主要解决工程化的问题。

从科研工作到企业生产,魏大鹏认为这两者并不冲突,“因为我们的目标是一致的,都是面向实际应用和产业的,服务于国民经济。不同之处在于技术成熟度不同,公司是以盈利为目的,需要开发更成熟、市场接受的产品,在研究院则开发更具颠覆性的技术和产品。”

产业化初期需政策培育

近年来,制备石墨烯新方法层出不穷,随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破,石墨烯的产业化应用步伐正在加快。基于已有的研究成果,最先实现商业化应用的领域可能会是移动设备、航空航天、新能源电池等领域。

重庆墨希公司的产品分为两类:一类是石墨烯薄膜原材料,一类是石墨烯薄膜应用产品,如石墨烯手机、石墨烯电子书,后期还会有柔性穿戴式电子终端产品。

重庆墨希公司的石墨烯薄膜材料产能年产可达100万平方米,主要为后段应用产品提供原材料。2015年3月,重庆墨希公司发布了3万部石墨烯手机,现在已经和多家手机生产厂商签订协议,几万部石墨烯手机预计今年出货,目前正在加紧生产石墨烯触控屏。

此前,虽然石墨烯大规模制备技术已经成熟,但是要想真正实现规模化应用,仍有一些问题要解决。魏大鹏表示,石墨烯手机有可能成为业内一个不错的应用案例,并将通过市场来检验石墨烯产品的可靠性。

尽管如此,魏大鹏也指出,石墨烯在产业化初期仍需要很长一段时间的培育,比如以免费或者补助的形式给应用企业提供产品和技术支持,并不断调试石墨烯应用技术,以提高成品率。

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