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南京理工大學:聚焦石墨烯重點應用領域

鉅大LARGE  |  點擊量:1243次  |  2018年11月22日  

作為一種新材料,石墨烯引發了全球研究熱潮。它以超薄和超強韌性著稱,是傳導熱量的“高手”,它還是目前已知導電性能最出色并具有儲能功能的材料,現在,石墨烯正悄然走進人們的日常生活。當前,我國石墨烯研發和產業化已經到達何種階段?還存在哪些短板?政府、學界和企業如何把握下一步發展路徑與方向?帶著這些問題,中經社分析師專訪了南京理工大學原副校長、教授、博士生導師汪信。


石墨烯正從基礎研究向產業化應用過渡業界需要耐心


石墨烯是目前發現的最薄、導電導熱性能最強、最堅硬的新型納米材料,被譽為“新材料之王”。


美國、歐盟、韓國等國家(地區)均將石墨烯作為搶占新一輪產業革命的戰略制高點,在基礎技術儲備、高端應用研發方面競爭激烈。


我國石墨烯起步較早,從高校啟動基礎研究,到2011年江蘇常州率先成立石墨烯研究院、2012年工信部首次明確提出支持發展石墨烯新材料至今,我國已成為全球石墨烯研究和應用開發最活躍的國家之一——中國石墨烯基礎研發投入走在世界前列,專利申請數量世界第一,拓展的應用領域范圍全球最廣。

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不過,汪信認為,當前我國石墨烯正處于從基礎研究向應用和產業化過渡期,近兩年會有較大的行業洗牌。整體上,石墨烯產業依然前景廣闊。


他說,石墨烯是一種極具價值的新材料,要經歷5年、10年甚至更長時間,才有可能實現廣泛的市場應用。無論是政府、中小型企業、科技巨頭,都需要耐心。


這種新材料的探索式前進,與當年尼龍迅速產業化有所不同。1937年,美國的卡羅瑟斯采用已二胺和已二酸合成出能拉絲的尼龍66,1938取得專利權,在1939年建立第一個量產工廠。當時,尼龍的最大用途僅是制作襪子,但“尼龍襪”頗受歡迎,市場需求巨大,投產后供不應求。正是當時尼龍的用途領域較窄,產業能集中力量做強做大,積累了大量的資本,擁有了開發其他方面應用的資金。發展到現在,尼龍仍然是各種領域非常重要的工程塑料。


石墨烯與尼龍不同,它“誘人”的優點太多,重點應用領域不夠明確,資金、人力、物力投入都分散了,業界更需要耐心。


石墨烯不是“工業味精”應聚焦重點領域應用

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汪信表示,當前,我國石墨烯產業已經到了比較集中和需要洗牌的階段。現在全社會存在一種觀點,認為石墨烯是“工業味精”,放到哪兒“味道”都會更好,產品質量就會更高。


這種認知是不對的。


石墨烯技術涉及制備技術、技術應用等多個方面,而技術應用又涉及電子、特種、醫藥等各個領域,每個領域的技術攻關,都有不小的難度。


可以說,石墨烯是一個高門檻、需長期投入、收益暫時緩慢的行業。汪信認為,從大趨勢來說,石墨烯產業必須謀求整體發展。但一定要先集中,做強石墨烯重點應用領域,繼而帶動整個產業發展。如果繼續盲目發展,持續消耗資源、資金、人才,會留下很多爛攤子甚至是環境污染問題。


關于重點領域,汪信認為,一是可以在能源應用、特別是動力電池領域的應用和產業化方面下功夫。2016年,汪信教授課題組就利用氧化石墨的高比表面積和獨特的二維結構,建立了氧化石墨烯和金屬顆粒、金屬(氫)氧化物、導電高分子三類雜化材料的通用制備方法,將有助于石墨烯在燃料電池、超級電容器和鋰離子電池等能源領域的應用,目前團隊正在與企業合作技術轉移,加速項目產業化。未來,石墨烯在儲能、超級電容器、鋰電、動力電池有較好的應用前景。


二是能源以外的領域,如重防腐涂料、催化劑類、電子顯示、醫療應用等。重防腐涂料、催化材料、電子顯示等領域應用在江蘇常州已經有不少成功案例。醫療領域,如果將石墨烯作為藥物載體進入人體,目前仍有一些安全性問題待考量。


設置行業門檻強化產學研政企協作突圍


從基礎研究向產業化應用過渡的復雜時期,石墨烯如何突圍,盡快實現可持續發展?


汪信建議,一是需要政府適當管一管,設立一定門檻,行業發展也需要收一收。


石墨烯不是“靈丹妙藥”,是有一定技術、資金和市場門檻才能進入的行業,建議政府適當控制批準相關項目,防止一窩蜂,避免造成資金、資源的浪費和環境污染。目前,建議從國家層面應盡快研究確定幾個重點應用領域,集中資金攻克技術門檻,集納合力,形成石墨烯的“國家品牌”。


二是產學研政企協作突圍。我國石墨烯研究的主體主要是高校、科研院所等機構和少數企業,研究力量比較分散,而且偏重于理論研究,成果呈現出碎片化、同質化特征。要盡快實現石墨烯產業化,必須加強產學研政企協作,完善石墨烯研發、生產、應用的全產業鏈,推動技術創新與市場應用結合。對高校來說,既要做基礎研究,也要和企業合作,做接地氣的項目,助力石墨烯產業盡快突圍。

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