石墨烯被稱為 “新材料之王”,具備超薄、高強度、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、透光性極佳等特性:只有一個碳原子厚度,是自然界最薄材料;其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,強度比最好的鋼材要高出百倍以上,超過鉆石;石墨烯導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m·K,高于碳納米管等新材料和金剛石;電阻率比銅或銀更低,為世上電阻率最小的材料;透光性高達(dá)97.7%,幾近透明。
有專家說,發(fā)現(xiàn)石墨烯,意味著硅被替代成為可能,下一代信息技術(shù)革命大幕將隨之開啟,人類也將因此走進(jìn)“碳時代”。
但聯(lián)合調(diào)研組走訪時發(fā)現(xiàn),省內(nèi)不少地方政府官員和企業(yè)家對這種新材料的認(rèn)識還存在種種誤區(qū):要么看不清,認(rèn)為石墨烯只是應(yīng)用面狹窄的小眾新材料,與本企業(yè)和本地經(jīng)濟發(fā)展關(guān)系不大;要么看清了跟不上,認(rèn)為其還停留在實驗室階段,完全無視其產(chǎn)業(yè)化日新月異的進(jìn)展。
這兩個誤區(qū),對一個企業(yè),可能意味著丟失一個商機;對一個地區(qū),可能意味著錯過一次趕超的機遇。
誤區(qū)一
石墨烯與“我”無關(guān)
省內(nèi)某市經(jīng)濟主管部門負(fù)責(zé)人告訴聯(lián)合調(diào)研組,當(dāng)?shù)仉m有石墨烯企業(yè),但并不打算特別支持——不過是眾多新興新材料之一,市場前景未定,與本地產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度不大。省內(nèi)某研究院也持同樣觀點,建議合作企業(yè)暫停石墨烯研究轉(zhuǎn)戰(zhàn)鋰電池。
但四川大學(xué)高分子材料工程國家重點實驗室等單位提供的材料顯示,石墨烯應(yīng)用范圍之廣遠(yuǎn)超想象,可廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),以提升其性能;或催生全新的革命性產(chǎn)品,帶來顛覆性的用戶體驗。
有什么用?
加入工業(yè)材料,顯著改善性能;或可替代硅材料,做新一代電子芯片
因發(fā)現(xiàn)石墨烯而獲2010年諾貝爾物理學(xué)獎的安德烈·海姆向聯(lián)合調(diào)研組表示,將石墨烯添加到塑料、橡膠、金屬等材料,或加入潤滑油、纖維、電池液、油漆等液態(tài)工業(yè)品中,可顯著改善它們的性能。
無錫云亭石墨烯技術(shù)有限公司總經(jīng)理侯成介紹,該公司將石墨烯加入泡沫塑料包裝盒后,強度提升3倍,已可廣泛用于冷鏈運輸;實驗室中提升6倍,可替代EPP塑料成為汽車防撞系統(tǒng)部件。
塑料、金屬是主要工業(yè)材料,石墨烯用得上,當(dāng)然不“小眾”。
歐盟“石墨烯旗艦計劃”近日發(fā)布最新研究成果,石墨烯與神經(jīng)元連接且還能保持活性細(xì)胞的完整性,這是制作用于控制大腦的腦深部移植物的第一步。石墨烯用于高性能傳感器,比硅基傳感器靈敏度高了45倍,器件尺寸降低為二十五分之一。
中國科學(xué)院成都有機化學(xué)研究所相關(guān)負(fù)責(zé)人向聯(lián)合調(diào)研組介紹,石墨烯做成的芯片主頻理論可以達(dá)到300GHz,計算機處理器的運算速度相比硅芯片可能提高數(shù)百倍,功耗也更理想。IBM公司已開發(fā)出了第一只石墨烯晶體管。
未來,石墨烯將扮演怎樣的產(chǎn)業(yè)角色?中國科學(xué)院院士劉忠范認(rèn)為有三種可能:類似碳纖維,在航空航天等某個特定領(lǐng)域必不可少;類似塑料的應(yīng)用,廣泛運用于各種產(chǎn)品;替代硅材料,發(fā)展出新一代電子芯片,由此從“硅時代”進(jìn)入“碳時代”。
怎么用?
利用石墨烯優(yōu)化傳統(tǒng)制造;發(fā)展新一代石墨烯技術(shù)及產(chǎn)品
聯(lián)合調(diào)研組認(rèn)為,在四川制造業(yè)推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革中,石墨烯應(yīng)用具有特殊價值。
我省七大優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)中有5個,即電子信息、裝備制造、能源開發(fā)、油氣化工、釩鈦鋼鐵產(chǎn)業(yè),可借助石墨烯轉(zhuǎn)型升級。石墨烯制備本身也屬于油氣化工。七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)都與石墨烯有關(guān)聯(lián),存在借由石墨烯產(chǎn)生新一代技術(shù)及產(chǎn)品的可能。比如新能源產(chǎn)業(yè),經(jīng)石墨烯改性后的鋰電池和石墨烯制超級電容器已有較成熟的產(chǎn)品出現(xiàn)。五大高端成長型產(chǎn)業(yè)中,節(jié)能環(huán)保裝備、航空與燃機、新能源汽車與石墨烯的應(yīng)用有直接關(guān)聯(lián),比如節(jié)能環(huán)保裝備產(chǎn)業(yè),江蘇今年9月啟動了石墨烯光催化項目,首款產(chǎn)品為專業(yè)治理水質(zhì)的石墨烯光催化網(wǎng)。
石墨烯加入塑料、橡膠、金屬、涂料等,過剩、低效產(chǎn)能有望變?yōu)閮?yōu)質(zhì)產(chǎn)能、有效供給。
工信部《〈中國制造2025〉重點領(lǐng)域技術(shù)路線圖》有量化估計:10年內(nèi)國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)預(yù)計達(dá)到千億級。國際知名石墨烯會議Graphene Live曾發(fā)布預(yù)測,到2018年全球石墨烯產(chǎn)業(yè)規(guī)模約329億美元。相關(guān)全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌鲆?guī)模有望達(dá)到萬億美元級。
德陽市發(fā)展和改革委相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴聯(lián)合調(diào)研組,德陽對石墨烯推動傳統(tǒng)裝備制造提檔升級的作用寄予厚望,期待能助力新能源汽車、高端裝備(通用航空與燃機)、新材料等產(chǎn)業(yè)的迅速崛起。目前正在加緊推進(jìn)的工作,就是進(jìn)一步找準(zhǔn)石墨烯和德陽境內(nèi)大型工業(yè)企業(yè)的結(jié)合點,研究提質(zhì)增效的具體路徑。
省經(jīng)濟發(fā)展研究院院長王小剛認(rèn)為,利用石墨烯優(yōu)化傳統(tǒng)制造的過程,也就是促進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的過程;石墨烯產(chǎn)業(yè)大發(fā)展,反過來又為傳統(tǒng)制造提檔升級創(chuàng)造條件。