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李义春:石墨烯产业应瞄准高端领域发力颠覆性技术

2018-04-25 09:49:01
作者:王元
来源:《腐蚀防护之友》

作为引爆 21 世纪的“黑金材料”,石墨烯受到全球各行业的广泛关注。由于其独特的二维纳米结构,且具有高强度、高热稳定性、高化学稳定性以及优良的导热性等特性,在防腐涂料、移动设备、航空航天、新能源电池等诸多领域具有广阔的应用前景。据《新华(常州)全球石墨烯指数报告》显示,2015 年,中国已超越美国、韩国,在全球石墨烯产业综合发展实力榜上居首,中国石墨烯应用市场将在 2018 年形成产业爆发点,2020 年将达 1000 亿元规模。

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    作为引爆 21 世纪的“黑金材料”,石墨烯受到全球各行业的广泛关注。由于其独特的二维纳米结构,且具有高强度、高热稳定性、高化学稳定性以及优良的导热性等特性,在防腐涂料、移动设备、航空航天、新能源电池等诸多领域具有广阔的应用前景。据《新华(常州)全球石墨烯指数报告》显示,2015 年,中国已超越美国、韩国,在全球石墨烯产业综合发展实力榜上居首,中国石墨烯应用市场将在 2018 年形成产业爆发点,2020 年将达 1000 亿元规模。近期,为了全面了解目前我国石墨烯产业化发展状况如何、石墨烯防腐应用进展、石墨烯未来将何去何从?记者采访到中国石墨烯产业技术创新战略联盟李义春秘书长,李秘书长就这一系列情况进行了全面深入的解读。


    国家助力石墨烯研发 推动产业化发展
 
    石墨烯各方面优异的特性显示出巨大的应用潜力与商业化价值,各国政府先后发布政策投入人力物力,开展石墨烯的应用与研发。

    我国对石墨烯产业发展高度重视。在中央的高度重视之下,国家出台了一系列石墨烯产业发展相关政策和推动措施。2012 年工业和信息化部发布了《新材料十二五规划》,首次明确提出要支持石墨烯新材料的发展;2014 年工业和信息化部等三部委联合发布的关键材料升级换代工程实施方案当中,提出了到 2016年要实现 20 种左右的重点新材料批量生产和应用,石墨烯就位列其中;2015年我国提出的《中国制造 2025》战略,在重点领域技术路线图当中,对石墨烯产业的中长期发展路线也进行了部署;2015 年 11 月,《关于石墨烯产业发展的若干意见》正式出台,成为未来我国石墨烯产业发展的纲领性文件。 工业和信息化部、国家发改委、科技部、财政部近期联合印发《新材料产业发展指南》,明确提出大力发展石墨烯产业。多数市场机构预测,一旦石墨烯的制备技术和应用技术实现突破,其潜在市场巨大,将给多个行业带来颠覆性的改变,相关市场规模有望快速增长,预计到 2020 年达到千亿之巨。近年来,石墨烯研发成果转化与产业化发展迅速。截至目前,相当数量的研发项目已经顺利完成,并进入商业化准备期。公开数据显示,目前全球石墨烯年产能已达到百吨级,业内预计,未来 5-10 年,石墨烯年产能将达到千吨级。到 2020 年,石墨烯产业化规模将取得突破,并达到千亿级别。其中,新能源市场规模将突破 534 亿元,复合材料市场规模将突破 372 亿元,电子信息行业市场规模将突破 267 亿元。

    石墨烯在我国的研发情况,真正从数据来说,到 2015 年 8 月底,我国石墨烯领域发表论文占全球 34%(超过美国的 19%),石墨烯相关技术专利占全球比例达到 38%, 也就是说我们在全球的论文数是最高的,专利数是最高的。研究的团队据外媒统计有 1000 多支,研发的力量也是最大的,这主要归功于国家的自然基金委员会、科技部的投入,截至 2014 年,我国自然基金委在石墨烯领域相关研发项目投入超过 6000 万美元。因此在基本面研发上,我们在全球来说算是不落后,各领域都有涉及,算是第一团队。但真正原始性创新的、引领性的东西不多,好比说在《nature》《science》上发表的文章很少,石墨烯里在《nature》《science》上发表的文章也就占 10% 以下吧,4% 左右,原始性创新还不够。例如在新能源、微电子、集成电路、石墨烯一些颠覆性技术的研发上,我们处于落后的。国外在颠覆性技术这块投入很大资金,例如在2010年,欧盟宣布在未来十年斥资 10 亿欧元支持石墨烯产业,而且确实推动得很快;我们国家在基础性的研发上支持了一些项目,但在关键技术研发上一直投入不足,国家在这部分基本没有立项。

    李秘书长表示,产业化这块我们国家是领先的,我们国家 2015 年石墨烯产品的销售大概有五六个亿,在全球是属于首位的。但我们的主要应用是在一些低端的领域,石墨烯作为添加剂的作用添加到各种材料里头,提升材料的性价比,这一块产业目前主要在中国。我们国家的企业作为催生传统产业转型升级,但推进石墨烯在高端领域的应用目前还没做到,国外也没做到。

    瞄准高端应用领域 统一国家标准
 
    提及石墨烯的制备和生产成本,李秘书长介绍说,现在石墨烯的制备方法很多,每一种制备方法都有生存的空间,每一种制备方法有对应的应用,一把钥匙开一把锁,目前好比化学法、物理法,都具备大规模生产的潜力,关键是应用的突破,一旦有市场了就能大规模生产,如果没有市场,生产出来的产品就无用武之地,制备的产业化基础要成熟,关键在于市场应用潜力。

    李秘书长认为,如果石墨烯放在低端产业这块,确实成本高,但在低端产业进行价格竞争是没有意义的,我们希望把石墨烯防腐这块用在高端产业,我们国家高端的石墨烯防腐基本垄断在国外的大公司手里,我们国家能不能通过我们的涂料加上石墨烯进入高端的腐蚀防护领域,在高端的防腐涂料领域里占有一席之位。因此,石墨烯在防腐领域必须走高端,绝对不能走中低端搞价格竞争。如果石墨烯进入不了高端,那就不值得做。所谓高端应用,是指具有高技术含量、高附加值的应用。为何要加快进入高端应用领域?道理很简单,因为对我国制造业转型升级来说,与新材料有关的技术研发、产品应用落地都是关键中的关键。以高端制造业中新型平板显示产业为例,我国目前面板产能占全球 25% 以上,但关键材料和设备却受制于美、日、韩等国企业,严重制约了相关产业发展。再回到石墨烯产业,制造业高端发展,需要石墨烯实现高端应用;而高端应用,对石墨烯质量要求高,制备成本也不低。

    石墨烯在传统材料中的应用,提升了传统材料的性价比,但现在在推动产业化过程中遇到一些标准化的问题,这是制约产业化发展的一个瓶颈。当务之急是摸清石墨烯在各行各业的应用状况,例如在防腐涂料产业的发展状况,推动石墨烯产品行业标准和国家统一标准的制定。

    落实十三五规划 构建宏伟蓝图
 
    作为中国石墨烯产业技术创新战略联盟的秘书长,李义春介绍说,在“十三五”规划契机下,为推动石墨烯产业的进一步发展,联盟着重推出了“百千万工程”。所谓“百千万”,是针对石墨烯的应用,在全国建设一百家产业化应用示范基地,从而在“十三五”末形成一千亿的产业,拉动一万亿的产业链升级,也就是制造业的升级,围绕这个目标,重点做了几个方面。一是重点进行应用平台的搭建,有应用前端石墨烯才可以做。二是加强国际化,把国际上好的技术拿到中国来,和中国企业合作推动石墨烯应用,全球并购、中国整合。三是我们积极地推动国家启动石墨烯研发专项,推动石墨烯颠覆性技术的应用,目前来说可能 5-8 年才能形成成熟的产业化技术,前瞻性技术是非常颠覆性的,对未来我们国家的产业形成很大影响。这块工作要国家率先支持,我们希望国家承担起来。

    发力颠覆性技术 引领未来科技
 
    作为目前已知的世上最薄、强度最高、导电性最好且拥有强大灵活性的纳米材料,人们对石墨烯在新技术领域的应用充满了想象。有报道称,鉴于石墨烯所蕴含的无限应用潜力,三星、苹果和谷歌公司开始积累各种与石墨烯有关的专利,未来的竞争之战已在实验室打响。

    李秘书长说,在描述有关石墨烯技术在未来的颠覆性方面,任正非和埃隆·马斯克站在一条起跑线上。但是,任正非只是说了而已,马斯克是做了。马斯克不是靠自己研发,而是基于全球的整合能力。

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    李秘书长说:“在我看来,对有关石墨烯技术的研发是中国未来高技术产业竞争的战略制高点。上世纪 50 年代、60年代中国的半导体产业和日本(水平)是差不多的,之后距离就越来越远。如今,我们在信息产业方面相对落后,但又面临新的机遇,即在新一轮的高技术竞争中能否在石墨烯产业掌握颠覆性技术,带动科技创新。”

    谈到石墨烯的未来,李秘书长感慨地说,我们期待能真正改变人类生活的石墨烯颠覆性技术和产品的问世。如果石墨烯在新能源领域形成了石墨烯电池,能达到充电八分钟跑一千公里;如果石墨烯在海水淡化上的应用能使目前海水淡化成本降低一半以上,那就不用南水北调了!石墨烯能否真正改变人类科技,什么时候有杀手级产品的问世,我们都在期待着石墨烯这样一个未来。

    后记

    面向“十三五”,我们要把大力发展石墨烯产业作为发展新技术、新产业、新业态的重要契机。石墨烯发展应瞄准高端领域,实现技术创新,推动产业链进一步升级,我们共同期待石墨烯引领未来科技!

    人物简介
 
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    李义春,中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长,北京现代华清材料科技发展中心主任。兼任科技部中国技术创业协会副会长。1983 年西北工业大学毕业,1997 年获哈尔滨工业大学硕士、博士学位。1998年后在清华大学国家现代材料科技信息网络中心任主任,《中国新材料发展年鉴》主编。主持完成国家和部级科研项目 20 余项,获部级科技进步二、三等奖多项。

标签: 李义春, 石墨烯产业, 高端领域, 颠覆性技术

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