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瞿研:实施协同创新 推动石墨烯产业化发展

2017-05-31 13:56:11
作者:王元
来源:中国腐蚀与防护网

作为21 世纪最具颠覆性的新材料,自诞生之日起,石墨烯就成为科技界和资本界追逐的热点。然而,其所承载的赞誉和争议也一样多。中国对石墨烯研究处于世界领先位置,但重大创新还比较少,研究成果还主要集中在基础研究领域,高端应用技术还相对薄弱。

     作为21 世纪最具颠覆性的新材料,自诞生之日起,石墨烯就成为科技界和资本界追逐的热点。然而,其所承载的赞誉和争议也一样多。中国对石墨烯研究处于世界领先位置,但重大创新还比较少,研究成果还主要集中在基础研究领域,高端应用技术还相对薄弱。虽说国外大公司在石墨烯产业化方面的推动力量尤为明显,但中国石墨烯产业化发展之路仍在探索之中。当前,国内能够规模化量产的石墨烯公司只有少数几家,常州第六元素材料科技股份有限公司就是其中之一。为了全面解读石墨烯的科技发展和创新之路,记者特邀请到常州第六元素材料科技股份有限公司董事长瞿研博士做相关方面的精彩解读。

 

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瞿研董事长

    瞿研,江南石墨烯研究院副院长,江苏省石墨烯产业技术创新战略联盟理事长,全国钢标准化技术委员会炭素材料分技术委员会薄层石墨烯材料工作组委员,江苏省新材料产业协会第一届理事会理事,常州大学石油化工学院客座教授,第六元素董事长兼总经理。

    记者:贵公司在石墨烯基及其他新型碳材料的研发、生产方面颇有名望。请您大致地介绍一下贵公司?


    瞿董事长:常州第六元素材料股份有限公司成立于2011 年11 月,是专业从事粉体石墨烯研发、生产和销售的国家级高新技术企业,同时也是常州市龙城英才计划领军人才创业重点企业、江南石墨烯研究院理事单位、江苏省石墨烯产业技术创新战略联盟理事长单位、中国石墨烯产业技术创新战略联盟常务理事单位。公司于2014 年成功挂牌全国中小企业股份转让系统(新三板证券代码831190),成为中国首家主营业务为石墨烯的公众公司。

    公司在石墨烯粉体制备产业化走在国内的前列,公司于2013 年11 月建成了国内首条自动控制的年产10 吨氧化石墨(烯)粉体的规模化生产线,目前在申请备案建设年产100 吨石墨烯/300吨氧化石墨项目。公司石墨烯粉体产品广泛应用于涂料、塑料、树脂、碳纤维等复合材料领域,其中联合研发的国内首款石墨烯重防腐涂料,打破了国外的垄断,率先实现产业化应用。公司定位于输出石墨烯产品的同时输出石墨烯应用技术,先后参股7 家下游公司进行石墨烯导热膜、石墨烯电线电缆、石墨烯重防腐涂料、石墨烯橡胶、石墨烯HDPE纤维和石墨烯EPS 等材料的生产销售。

    公司也是国内首家同时具备石墨烯粉体和石墨烯薄膜制备企业,公司控股子公司无锡格菲电子薄膜科技有限公司,在石墨烯薄膜制备与应用技术领域处于国内领先地位,目前主要应用在消费电子和智能穿戴领域。

    记者:贵公司研发的石墨烯重防腐涂料2014 年通过国家新产品鉴定,2016 年获得国家发明专利,并被工信部列入建材工业鼓励推广应用技术和产品目录,国家工业强基工程示范应用重点方向。
请您谈谈对这一重大突破的感想和看法?并重点介绍一下石墨烯重防腐涂料这方面的情况,其中包括目前的生产情况、研发情况、销售情况以及产生的经济效益及社会效益?

    瞿董事长:随着国民经济迅速发展,防腐涂料、导电涂料等工业涂料的需求量迅速增长。在外墙涂料领域,市场预计,2015 年我国常规防腐涂料、重防腐涂料产量分别为300 万吨和150 万吨左右,防腐涂料总产量达到450 万吨左右;到2017 年或可达600 万吨。按千分之一的石墨烯用量、100 万元/吨计算,到2017 年其潜在市场规模为60 亿元。

    我们和道森公司于2012 年开始研发石墨烯防腐涂料。起先的实验并不是很顺利,防腐涂料最重要的指标是耐盐雾测试,只能做到600 小时(市面上常规环氧富烯涂料的盐雾时间为600-800小时)。经过不断的努力,无数次的实验,石墨烯防腐涂料已经能够做到盐雾超过2500 小时,远远高于国家标准。

    当我们信心满满地去做市场推广时,总是碰一鼻子灰,屡屡受挫后,我们总结发现,市场上的重防腐涂料--环氧富烯底漆,国标不仅对其耐盐雾测试的时间做了明确规定,而且对其中的锌粉含量也做了硬性要求。而石墨烯防腐涂料正是用石墨烯去替换掉了一大部分锌粉,这样一来虽然耐盐雾性能是比国标高很多,但是严格来讲在锌粉含量上却满足不了国标的要求。正当我们一筹莫展的时候,国家工信部原材料司通过如东县当地政府找到了我们,目的是想深入了解道蓬所做的石墨烯防腐涂料产品在原理和实践中是否能真正做到其宣传的效果。因为要验证性能,工信部也找到了多方专家,并联合了国内涂料行业的权威检测机构-- 中海油常州涂料研究院一起为我们的产品做全面的检测。经过了为期约一年的反复检验、测试,最终在2015 年8 月份,锌烯重防腐涂料正式通过了工信部的鉴定,为其下一步市场应用的打开奠定了坚实的基础。

    石墨烯防腐涂料研发成功还仅是第一步,当时面临最大的问题是市场推广:很少会有企业愿意冒险尝试一个未知的产品。在这过程中,工信部与当地政府协调,为我们引荐了海力风电和龙源电力公司。龙源是风电整机厂家,而海力风电是塔桶生产和涂装厂家。两家公司对我们的锌烯防腐涂料的耐盐雾性能非常感兴趣,不过因为没有在实际的海工工程中应用过,所以客户对产品的实际效果都表示担忧。倘若万一在风电的实际应用中出现问题,一个机组所涉及的赔偿是以数以百万记的。举个例子,“一个风电塔筒的造价约在1500 万元人民币,防腐涂料仅占30 万元左右。但如果采用的涂料不达标,整个风电塔都可能毁掉。”阿克苏诺贝尔、PPG、佐敦、海虹等国际巨头品牌的防腐涂料已经过了20 年的时间检验,虽然我们在实验室里的测试数据很好,但石墨烯作为新兴产业没有条件去做二十年的验证周期。除了性能,客户同样关心价格是否可以降下来。

    最终,凭着对自己产品强烈的信心,我们同意向客户出具专门“银行质量保函”,提供保证金用于担保在使用了锌烯涂料原因造成的机组设备损坏及恢复过程中的施工费用。基于此,客户彻底打消了疑虑。石墨烯防腐涂料率先运用在了“南通如东海上风电场”的风电机组塔筒防腐工作上,不仅填补了国内外将石墨烯运用于防腐领域的空白,还打破洋品牌对我国风电涂料市场的长期垄断。目前该塔桶在如东的海边已经矗立了两年,产品性状一切正常,在之后的时间里,我们先后又将自己生产的锌烯涂料施工在了更多风电塔桶上以及各类海工装备中。随着时间的推移,先期示范工程的示范效应越来越明显,越来越多的客户,甚至包括一些军工项目也慕名而来,希望自己的装备能够借锌烯涂料的优势而使用更长久的时间,为国家的建设做出更大的贡献。

    公司和江苏道森共同发起成立的江苏道蓬科技有限公司“年产5 万吨级锌烯重防腐涂料项目”于去年3 月获如东县行政审批局备案通过,该项目总投资4.05 亿元,如东洋口港建设,用地100亩,全部建完后将形成年产5 万吨级锌烯重防腐涂料。今年预计生产和销售5000 吨左右,形成1.75 亿元的产值。

    记者:石墨烯是国家重点发展的战略性新兴产业,也是贵公司的主营产品,作为董事长、企业的领军人,请您谈谈应该如何带领和管理团队,让企业走在世界的前列?同时也给其他创业人员提供一些建议。

    瞿董事长:一个团队的创造力、活力、凝聚力,在很大程度上决定了企业的成功与否。我认为,首先企业要有明确目标。目标是方向,是团队存在的理由,是高绩效的基础。有了目标,我们团队就明白了我们为什么会聚在一起,我们到底要做什么。从创业初期,公司就明确要致力于推动石墨烯产业化的发展,企业的目标就是“以高质量的石墨烯,创碳时代的领导者”,所以我们吸引了一批志同道合的人。其次是要有创业的激情,用100% 的激情做1% 的事。我们走的是一条艰辛、前人没有走过的路,前五年,我们主要解决的是如何把石墨烯做出来的问题,我们在中试线上折腾了两年多,在这个过程中,我们研发团队除了要考察反应放大量后的实验细节和安全隐患,还要四处考察适用的纯化设备,加班、出差是家常便饭,大家必须用100% 的激情去工作,才能克服路上的重重困难,获得最终的成功。最后是要有持之以恒的学习精神。石墨烯可以广泛应用到各个领域,但是找到高性价比的应用是实现产业化的关键,所以我们的团队不仅需要摸索解决石墨烯制备技术,更要解决石墨烯应用技术,需要加强学习,加强与下游客户的沟通,我认为一个成功的创业团队也只有不断学习,不断提高综合素质,才能使企业走在世界的前列。

    记者:近年来,石墨烯发展势头很旺,您觉得是否存在挑战或发展瓶颈问题?应该怎样看待?请谈谈您的看法。

    瞿董事长:我国石墨烯发展势头持续旺盛,国家和政府层面都很支持,但是产业链不成熟、下游应用环节未打通、市场需求有待培育、自主知识产权有待加强等问题是目前石墨烯产业化的主要瓶颈所在。可通过以下几个途径突破石墨烯发展瓶颈:第一、开展和加强石墨烯宏量、高质量制备技术、设备和工艺流程以及石墨烯粉体分散技术、石墨烯基复合材料技术等的攻关,提高石墨烯材料规模化制备的工艺稳定性、性能一致性、产品合格率,有效降低成本。促进石墨烯高质利用,立足石墨烯材料独特性能,围绕国家重点工程,重点突破面向航空航天、武器装备、重大基础设施所需产品的性能要求,依托龙头企业和科研院所共同研发。第三,以企业为主体,实施“政产学研用融”协同创新,建立石墨烯国家重点实验室或工程中心,促进企业突破石墨烯制备、应用和产业化技术瓶颈。

    记者:贵公司研发的产品分类很多,其中包括氧化石墨导电导热型石墨烯SE1231、增强型石墨烯SE1430、防腐型石墨烯SE1132 等,在石墨烯的研发、生产方面颇有建树,请谈谈您对石墨烯未来的发展方向的看法?

    瞿董事长:公司研制的石墨烯粉体材料,将突破高性能涂料、复合材料、电极材料生产上的瓶颈、进一步拓宽石墨烯材料的应用范围并将这一诺贝尔奖级别的新型材料引入工业和消费市场,从而推动高性能复合材料、功能涂料和引领新型储能器件的发展与应用。该项目的成功实施将填补国内空白,打破国际价格垄断,经济效益、社会效益显著,也对提高我国的国际竞争力具有十分重要战略意义。

    未来石墨烯材料的发展领域有:导电油墨、防腐涂料、散热材料、锂电池、超级电容等领域。导电油墨属于填充型复合材料,是印刷与烧结处理后具有导电性能的油墨。石墨烯应用在油墨的优势主要有两点:一是兼容性强,石墨烯油墨可在塑料薄膜、纸张及金属箔片等多种基材上实现印刷;二是性价比高,与现有的纳米金属导电油墨相比,石墨烯油墨具有较大的成本优势。近年来导电油墨在手机、玩具、薄膜开关、太阳能电池、远红外发热膜以及射频识别技术等行业中应用越来越广泛。防腐涂料领域,涂料中添加石墨烯后,石墨烯能够形成稳定的导电网格,有效提高锌粉的利用率,同时,石墨烯涂层能在金属表而与活性介质之间形成物理阻隔层,对基底材料起到良好的防护作用。近年来石油化工、铁路交通、新能源、基础设施建设等行业的迅速发展,为防腐涂料提供了广阔的市场空间。散热材料领域,市场中的电子产品的散热片主要是石墨散热片,然而,石墨烯导热片的导热快、可折叠等性能要远远优于石墨片,未来石墨烯散热材料的研究应用有待进一步开拓。锂电池领域,锂离子电池主要应用于手机、笔记本电脑、摄像机等便携式电子器件等方面,并积极地向电动力汽车等新能源汽车领域扩展,具有长期发展前景。石墨烯在锂离子电池中的应用比较多元化,目前已经实现商业化的是用在正极材料中作为导电添加剂,来改善电极材料的导电性能,提高倍率性能和循环寿命。石墨烯在超级电容领域也具有发展前景,石墨烯的电导率高、比表而积大、且化学结构稳定,有利于电子的渗透和运输,适合作为超级电容器电极材料。

 

    后记:

   
纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。石墨烯的科研成果转化也一样,我们对石墨烯的科研突破、新出专利的新闻耳濡目染。但是真正做到大规模产业化应用的能有几何?若要加速石墨烯的产业化和应用进程,科研机构应从下游需求和应用去考证,才能更具针对性地进行研发。只有得到下游应用需求的支撑,石墨烯产业才能真正地散发出生命力和可持续性!


    人物简介

    瞿研,江南石墨烯研究院副院长,江苏省石墨烯产业技术创新战略联盟理事长,全国钢标准化技术委员会炭素材料分技术委员会薄层石墨烯材料工作组委员,江苏省新材料产业协会第一届理事会理事,常州大学石油化工学院客座教授,第六元素董事长兼总经理。目前主要兼职:无锡格菲电子薄膜科技有限公司董事长,常州中超石墨烯电力科技有限公司董事,常州富烯科技股份有限公司董事、江苏道蓬科技有限公司董事。成就及荣誉:2011 年创立常州第六元素材料科技股份有限公司,常州第六元素于2014 年成功挂牌新三板,成为国内首家以石墨烯为主营业务的公众公司。2012 年,荣获常州市武进区“领军人才奖”和“优秀专业技术工作者”称号;2014 年,荣获“常州企业先锋人物评选——十大改革创新人物提名奖”;2015 年,荣获常州市武进区创新创业优秀人才奖。

 

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标签: 石墨烯, 产业化, 新材料, 瞿研

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