石墨烯產業化，初見眉目

滕啟躍

稍微對新材料有關注的人都不會對石墨烯感到陌生。石墨烯是一種碳原子單層平面晶體新材料，是目前世界上最薄最堅硬的納米材料。2004年，英國物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功從石墨中分離出石墨烯，兩人也因此獲得2010年諾貝爾物理學獎。然而石墨烯究竟何時能產業化？每次這個話題被炒熱最后卻總是雷聲大雨點小。

作為新材料中的明星，石墨烯自出世之始就備受各界關注，無論是科學界、產業界還是媒體都對它投入了極大的熱情。最近，山東濟南新研發的石墨烯內暖纖維又拉開了新一輪石墨烯產業化的帷幕。我們真的快要“走進烯時代”了嗎？

石墨烯產品，已可規模化投產

近日，山東省經信委在山東濟南圣泉集團組織了一場關于生物質石墨烯內暖纖維及其在紡織領域中的應用科技成果鑒定會。經過7年的研制，濟南圣泉集團成功地從玉米芯秸稈中提煉出玉米芯纖維，同時從玉米芯中生產出了石墨烯，兩者復合生產出的纖維被命名為：圣泉“內暖”智能多功能纖維。

據了解，此次鑒定的產品主要技術指標及性能已達到國際領先水平，可廣泛應用于化纖、紡織、服裝等領域。相關專家表示，內暖纖維及其開發的理療服飾產品將對我國多個產業及人們健康生活產生深遠影響，未來10年有望給圣泉集團貢獻千億元產值。

記者從圣泉集團官方介紹中了解到，石墨烯“內暖”智能多功能纖維具有抗菌抑菌、防紫外線等優異的保健性能，數據顯示，在同等光源情況下添加少量石墨烯的纖維面料可迅速升溫3℃～5℃，經多次反復洗滌后遠紅外功能也不會衰減。石墨烯“內暖”智能纖維所具備的導電功能，將來能使服裝具備調溫、變色、監控和形狀記憶的性能。目前，首批“圣養”智能服飾將于10月正式投放市場。

石墨烯被稱作“后硅時代”可能改變世界的“神奇材料”，之前限于制備成本，每克高達200元左右售價，嚴重影響其大規模使用。而據圣泉集團介紹，其研發的石墨烯“內暖”纖維是從玉米芯秸稈中提煉的石墨烯，大大降低石墨烯制品生產成本。目前，圣泉已經建立起全球首條生物質石墨烯生產線，石墨烯未來將以1000元/公斤的價格供應市場。

圣泉集團董事長唐一林透露，圣泉集團建設的100噸/年全球首家石墨烯商業化生產線已于10月正式投產，1000噸/年的生產線裝置正在設計之中，計劃明年建設。山東是農業大省，同時也是紡織大省，圣泉集團石墨烯制備工藝已趨于成熟，按照目前計算，4～5噸玉米芯纖維素可以生產1噸石墨烯，產品檢測顯示，導電、防紫外、遠紅外、力學等性能優良。濟南圣泉集團計劃首先建設30萬噸玉米芯植物纖維加工廠，終端產品發展策略從服飾入手，以內衣為主，產品系列包含理療襪、內衣、披肩、圍巾、發熱坐墊、助眠枕等，并根據市場逐步向其他產業方向發展。條件成熟時，圣泉計劃在省內建設玉米芯植物纖維工廠，改造提升我國粘膠纖維和滌綸性能，增強纖維及服裝面料等紡織品行業創新能力和國際競爭力。

據了解，目前圣泉集團新建的全球首條100噸/年生物質石墨烯中試生產線已正式試車，計劃明年完成1000噸/年石墨烯生產線建設。

石墨烯產業前景窺探

“實際上，石墨烯在工業上的意義更大，但企業為早日進入市場，搶先進入了民用領域。”中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟秘書長李義春接受采訪時表示。

據他介紹，石墨烯目前在工業里的角色定位仍是“工業味精”，帶動其他行業的發展，如作為塑料、鋰電池等產品的添加劑，容易切入市場，但并不扮演關鍵角色。石墨烯拉動的其他產業很多，但自身產業還很小。

除了前面提到的圣泉集團研發的石墨烯纖維，其他企業在石墨烯民用領域的嘗試也在進行，深圳烯旺新材料科技股份有限公司日前推出的全球首款石墨烯智能理療護腰產品取得了不錯的評價，就連海爾也正在嘗試將石墨烯材料用于冰箱除霜。

據了解，目前我國已申請了2200多項石墨烯專利技術，數量達世界石墨烯專利的1/3。國內產業分布中，我國已形成以江蘇省（常州、無錫、南京等地）為中心，寧波、青島、重慶、德陽、河北、北京等地活躍分散發展的格局。預計在政策與企業研發不斷釋放利好的前提下，2015年我國石墨烯產業規模有望突破100億元，并在5至10年內快速突破1000億元。

不過，也有業界人士對石墨烯的產業化持謹慎態度，志陽科技有限公司從事石墨烯的產業應用已有多年。“從宏觀的角度來看，石墨烯或許可以稱為超級材料，但從微觀的角度，我倒喜歡稱它做天山雪蓮。想要真正大規模地應用還任重道遠。”志陽科技的一位技術人員說。

首先是從技術上，石墨烯產業化的關鍵不是在量產質量穩定石墨烯上。石墨烯本身就擁有極佳的物性，但為了做到黏附在基材表面就需要加入高分子，往往因為高分子的導電、導熱性差而折損其優異性質。再者，石墨烯是片狀結構，與高分子界面形成的熱阻或電阻必須加入界面劑來改善分散問題，這樣又需要去調整滲濾閾值了。

“舉例來說，我們開發石墨烯導電油墨先要考慮涂布在何種基材？ 首先，為了不脫落要選用什么樹脂？ 樹脂與石墨烯間要加入哪些成分以達到導電網絡分散均勻？ 接著還要考慮加入何種成分及石墨烯滲濾閾值多少才能超出現有市售規格？ 最后，終端成本的性價比如何？這些都是需要精細化研究的東西。所以，以為把石墨烯加入任何材料就可以達到效果才是研究者最大的錯誤。”志陽科技的技術人員說。

另一個問題就是產業的孕育問題。我國石墨烯產業尚處于產業周期的早期階段，業內的企業、技術、產品處于發育階段。石墨烯產業化孕育和成長期較長，在產業化前需要巨額投入，中小企業在相當長的時期內面臨較大的虧損壓力。石墨烯產業化需要強勁的資金動力，資本市場對石墨烯發展至關重要。endprint