石墨烯產(chǎn)業(yè)化，初見(jiàn)眉目

滕啟躍

稍微對(duì)新材料有關(guān)注的人都不會(huì)對(duì)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(jiān)硬的納米材料。2004年，英國(guó)物理學(xué)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(xué)獎(jiǎng)。然而石墨烯究竟何時(shí)能產(chǎn)業(yè)化？每次這個(gè)話(huà)題被炒熱最后卻總是雷聲大雨點(diǎn)小。

作為新材料中的明星，石墨烯自出世之始就備受各界關(guān)注，無(wú)論是科學(xué)界、產(chǎn)業(yè)界還是媒體都對(duì)它投入了極大的熱情。最近，山東濟(jì)南新研發(fā)的石墨烯內(nèi)暖纖維又拉開(kāi)了新一輪石墨烯產(chǎn)業(yè)化的帷幕。我們真的快要“走進(jìn)烯時(shí)代”了嗎？

石墨烯產(chǎn)品，已可規(guī)模化投產(chǎn)

近日，山東省經(jīng)信委在山東濟(jì)南圣泉集團(tuán)組織了一場(chǎng)關(guān)于生物質(zhì)石墨烯內(nèi)暖纖維及其在紡織領(lǐng)域中的應(yīng)用科技成果鑒定會(huì)。經(jīng)過(guò)7年的研制，濟(jì)南圣泉集團(tuán)成功地從玉米芯秸稈中提煉出玉米芯纖維，同時(shí)從玉米芯中生產(chǎn)出了石墨烯，兩者復(fù)合生產(chǎn)出的纖維被命名為：圣泉“內(nèi)暖”智能多功能纖維。

據(jù)了解，此次鑒定的產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)及性能已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，可廣泛應(yīng)用于化纖、紡織、服裝等領(lǐng)域。相關(guān)專(zhuān)家表示，內(nèi)暖纖維及其開(kāi)發(fā)的理療服飾產(chǎn)品將對(duì)我國(guó)多個(gè)產(chǎn)業(yè)及人們健康生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，未來(lái)10年有望給圣泉集團(tuán)貢獻(xiàn)千億元產(chǎn)值。

記者從圣泉集團(tuán)官方介紹中了解到，石墨烯“內(nèi)暖”智能多功能纖維具有抗菌抑菌、防紫外線(xiàn)等優(yōu)異的保健性能，數(shù)據(jù)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(jīng)多次反復(fù)洗滌后遠(yuǎn)紅外功能也不會(huì)衰減。石墨烯“內(nèi)暖”智能纖維所具備的導(dǎo)電功能，將來(lái)能使服裝具備調(diào)溫、變色、監(jiān)控和形狀記憶的性能。目前，首批“圣養(yǎng)”智能服飾將于10月正式投放市場(chǎng)。

石墨烯被稱(chēng)作“后硅時(shí)代”可能改變世界的“神奇材料”，之前限于制備成本，每克高達(dá)200元左右售價(jià)，嚴(yán)重影響其大規(guī)模使用。而據(jù)圣泉集團(tuán)介紹，其研發(fā)的石墨烯“內(nèi)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(chǎn)成本。目前，圣泉已經(jīng)建立起全球首條生物質(zhì)石墨烯生產(chǎn)線(xiàn)，石墨烯未來(lái)將以1000元/公斤的價(jià)格供應(yīng)市場(chǎng)。

圣泉集團(tuán)董事長(zhǎng)唐一林透露，圣泉集團(tuán)建設(shè)的100噸/年全球首家石墨烯商業(yè)化生產(chǎn)線(xiàn)已于10月正式投產(chǎn)，1000噸/年的生產(chǎn)線(xiàn)裝置正在設(shè)計(jì)之中，計(jì)劃明年建設(shè)。山東是農(nóng)業(yè)大省，同時(shí)也是紡織大省，圣泉集團(tuán)石墨烯制備工藝已趨于成熟，按照目前計(jì)算，4～5噸玉米芯纖維素可以生產(chǎn)1噸石墨烯，產(chǎn)品檢測(cè)顯示，導(dǎo)電、防紫外、遠(yuǎn)紅外、力學(xué)等性能優(yōu)良。濟(jì)南圣泉集團(tuán)計(jì)劃首先建設(shè)30萬(wàn)噸玉米芯植物纖維加工廠，終端產(chǎn)品發(fā)展策略從服飾入手，以?xún)?nèi)衣為主，產(chǎn)品系列包含理療襪、內(nèi)衣、披肩、圍巾、發(fā)熱坐墊、助眠枕等，并根據(jù)市場(chǎng)逐步向其他產(chǎn)業(yè)方向發(fā)展。條件成熟時(shí)，圣泉計(jì)劃在省內(nèi)建設(shè)玉米芯植物纖維工廠，改造提升我國(guó)粘膠纖維和滌綸性能，增強(qiáng)纖維及服裝面料等紡織品行業(yè)創(chuàng)新能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

據(jù)了解，目前圣泉集團(tuán)新建的全球首條100噸/年生物質(zhì)石墨烯中試生產(chǎn)線(xiàn)已正式試車(chē)，計(jì)劃明年完成1000噸/年石墨烯生產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)。

石墨烯產(chǎn)業(yè)前景窺探

“實(shí)際上，石墨烯在工業(yè)上的意義更大，但企業(yè)為早日進(jìn)入市場(chǎng)，搶先進(jìn)入了民用領(lǐng)域。”中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書(shū)長(zhǎng)李義春接受采訪(fǎng)時(shí)表示。

據(jù)他介紹，石墨烯目前在工業(yè)里的角色定位仍是“工業(yè)味精”，帶動(dòng)其他行業(yè)的發(fā)展，如作為塑料、鋰電池等產(chǎn)品的添加劑，容易切入市場(chǎng)，但并不扮演關(guān)鍵角色。石墨烯拉動(dòng)的其他產(chǎn)業(yè)很多，但自身產(chǎn)業(yè)還很小。

除了前面提到的圣泉集團(tuán)研發(fā)的石墨烯纖維，其他企業(yè)在石墨烯民用領(lǐng)域的嘗試也在進(jìn)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(hù)腰產(chǎn)品取得了不錯(cuò)的評(píng)價(jià)，就連海爾也正在嘗試將石墨烯材料用于冰箱除霜。

據(jù)了解，目前我國(guó)已申請(qǐng)了2200多項(xiàng)石墨烯專(zhuān)利技術(shù)，數(shù)量達(dá)世界石墨烯專(zhuān)利的1/3。國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)分布中，我國(guó)已形成以江蘇省（常州、無(wú)錫、南京等地）為中心，寧波、青島、重慶、德陽(yáng)、河北、北京等地活躍分散發(fā)展的格局。預(yù)計(jì)在政策與企業(yè)研發(fā)不斷釋放利好的前提下，2015年我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望突破100億元，并在5至10年內(nèi)快速突破1000億元。

不過(guò)，也有業(yè)界人士對(duì)石墨烯的產(chǎn)業(yè)化持謹(jǐn)慎態(tài)度，志陽(yáng)科技有限公司從事石墨烯的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用已有多年。“從宏觀的角度來(lái)看，石墨烯或許可以稱(chēng)為超級(jí)材料，但從微觀的角度，我倒喜歡稱(chēng)它做天山雪蓮。想要真正大規(guī)模地應(yīng)用還任重道遠(yuǎn)。”志陽(yáng)科技的一位技術(shù)人員說(shuō)。

首先是從技術(shù)上，石墨烯產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵不是在量產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)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?yàn)楦叻肿拥膶?dǎo)電、導(dǎo)熱性差而折損其優(yōu)異性質(zhì)。再者，石墨烯是片狀結(jié)構(gòu)，與高分子界面形成的熱阻或電阻必須加入界面劑來(lái)改善分散問(wèn)題，這樣又需要去調(diào)整滲濾閾值了。

“舉例來(lái)說(shuō)，我們開(kāi)發(fā)石墨烯導(dǎo)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(shù)脂？ 樹(shù)脂與石墨烯間要加入哪些成分以達(dá)到導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)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(xiàn)有市售規(guī)格？ 最后，終端成本的性?xún)r(jià)比如何？這些都是需要精細(xì)化研究的東西。所以，以為把石墨烯加入任何材料就可以達(dá)到效果才是研究者最大的錯(cuò)誤。”志陽(yáng)科技的技術(shù)人員說(shuō)。

另一個(gè)問(wèn)題就是產(chǎn)業(yè)的孕育問(wèn)題。我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)尚處于產(chǎn)業(yè)周期的早期階段，業(yè)內(nèi)的企業(yè)、技術(shù)、產(chǎn)品處于發(fā)育階段。石墨烯產(chǎn)業(yè)化孕育和成長(zhǎng)期較長(zhǎng)，在產(chǎn)業(yè)化前需要巨額投入，中小企業(yè)在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)面臨較大的虧損壓力。石墨烯產(chǎn)業(yè)化需要強(qiáng)勁的資金動(dòng)力，資本市場(chǎng)對(duì)石墨烯發(fā)展至關(guān)重要。endprint