“新材料之王”石墨烯將帶動新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命

在日前結(jié)束的第四屆中國國際新材料博覽會上，石墨尤其是石墨深加工產(chǎn)品——石墨烯新材料成為最大熱點和亮點。作為全國首個石墨產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟組織，“中國石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟”同時成立，標志著我國石墨產(chǎn)業(yè)步入發(fā)展新階段。

新材料中的“黑金”

作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”。科學(xué)家甚至預(yù)言石墨烯將“徹底改變21世紀”，掀起一場席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命。

石墨不僅是一種重要的非金屬礦產(chǎn)品，更是一種極為重要的戰(zhàn)略資源。石墨及其制品廣泛應(yīng)用于冶金、機械、核能、武器以及節(jié)能環(huán)保、電子信息、高端裝備等領(lǐng)域，各國政府都很重視石墨資源的保護、開發(fā)和利用。“特別是隨著近年來石墨烯新材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的突破，石墨作為一種戰(zhàn)略資源的重要性更加凸顯。”工信部副部長辛國斌在中國石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟成立大會上表示。

我國天然石墨資源儲量豐富，經(jīng)過多年發(fā)展，目前已成為世界最大的石墨生產(chǎn)、出口和消費國。國家非常重視石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。“中國制造2025”提出，高度關(guān)注顛覆性新材料對傳統(tǒng)材料的影響，做好超導(dǎo)材料、納米材料、石墨烯、生物基材料等戰(zhàn)略前沿材料的提前布局和研制。去年11月，工信部聯(lián)合國家發(fā)展改革委、科技部出臺了《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》。

業(yè)內(nèi)人士認為，在全球新一輪產(chǎn)業(yè)升級和科技革命的大背景下，世界各國對石墨產(chǎn)業(yè)的重視程度越來越高，中國作為石墨資源大國，加快石墨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用已是大勢所趨。

大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化值得期待。“石墨烯主要以石墨烯粉體及石墨烯薄膜兩種形式存在。”中國非金屬礦工業(yè)協(xié)會石墨專委會副秘書長劉榮華介紹說，石墨烯粉體通過天然石墨制備，應(yīng)用于新材料領(lǐng)域和能源領(lǐng)域。

劉榮華認為，石墨烯處于產(chǎn)業(yè)化突破前的黎明期，在復(fù)合材料、鋰離子電池正極材料以及電子觸摸屏領(lǐng)域最有希望率先產(chǎn)業(yè)化。“長期來看，石墨烯想象空間最大的應(yīng)用領(lǐng)域是替代硅，成為下一代超高頻率晶體管基礎(chǔ)材料，應(yīng)用于高性能集成電路和新型納米電子器件中。”

由于具有超強特性，石墨烯將給各個領(lǐng)域帶來令人驚奇的巨大變化。用石墨烯取代硅，計算機處理器的運行速度將會提高數(shù)百倍，這項應(yīng)用在未來的數(shù)據(jù)中心、智慧城市等建設(shè)中，可發(fā)揮作用的空間不可限量；石墨烯電子顯示屏，不僅更薄、透光性更好，還更有韌性和柔性，不容易破損，甚至還能夠卷起來；用石墨烯制造的感光元件，性能增強千倍，在昏暗的光線環(huán)境中，依然能夠捕捉到較為清晰的物體影像。不難看出，石墨烯應(yīng)用前景巨大、潛力無限，這正是全球各國爭相布局石墨烯產(chǎn)業(yè)的原因。

“中國制造2025”明確了石墨烯在戰(zhàn)略前沿材料中的關(guān)鍵地位，并提出到2025年，在電動汽車鋰電池用石墨烯基電極材料、海洋工程等用石墨烯防腐蝕涂料、柔性電子用石墨烯薄膜和光電領(lǐng)域用石墨烯基高性能熱界面等重點領(lǐng)域要實現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。《意見》也提出，將石墨烯產(chǎn)業(yè)打造成先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，逐漸實現(xiàn)石墨烯材料在部分工業(yè)產(chǎn)品和民生消費品上的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，并提出到2020年，形成完善的石墨烯產(chǎn)業(yè)體系。在政策的大力支持和指引下，我國目前已經(jīng)涌現(xiàn)出一大批石墨烯相關(guān)企業(yè)，產(chǎn)業(yè)方向集中在石墨烯的制備以及儲能、觸摸屏和涂層等應(yīng)用領(lǐng)域。我國成為目前石墨烯研究和應(yīng)用開發(fā)最為活躍的國家之一。數(shù)據(jù)顯示，在所有國家中，中國申請的石墨烯專利數(shù)量最多，占全世界三分之一。

聯(lián)盟助力產(chǎn)業(yè)由大變強

盡管經(jīng)過多年推進石墨資源開發(fā)和深加工，我國石墨產(chǎn)業(yè)取得長足進步，石墨烯產(chǎn)業(yè)應(yīng)用也有一定突破；但和發(fā)達國家相比，我國石墨產(chǎn)業(yè)還存在資源利用率低、深加工水平不高、技術(shù)創(chuàng)新能力不足和產(chǎn)業(yè)鏈條短等問題。“石墨資源優(yōu)勢沒有發(fā)展成產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢，大而不強的問題亟待破解。”辛國斌說。

辛國斌表示，希望以此為契機，推動中國石墨產(chǎn)業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級、實現(xiàn)由大變強；要依托資源和市場優(yōu)勢，瞄準石墨烯等革命性的前沿材料，堅持需求牽引與創(chuàng)新驅(qū)動相結(jié)合，圍繞產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建創(chuàng)新鏈，加強行業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用，著力補短板、調(diào)結(jié)構(gòu)。

辛國斌希望中國石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟發(fā)揮好平臺作用，加強石墨相關(guān)信息和數(shù)據(jù)的收集、分析及發(fā)布完善標準體系，積極向政府提出好的政策建議，引導(dǎo)企業(yè)加強自律，營造公平的市場競爭環(huán)境；同時要推動國際間的合作與交流，增強國際話語權(quán)，面向國家重大需求，組織產(chǎn)、學(xué)、研、用聯(lián)合攻關(guān)、技術(shù)創(chuàng)新，著力完善石墨全產(chǎn)業(yè)鏈。

中國石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟由黑龍江省工信委組織籌建。作為中國儲量最多、產(chǎn)能規(guī)模占全國70%的石墨大省，黑龍江正致力于把石墨產(chǎn)業(yè)打造成新的支柱產(chǎn)業(yè)，建成全國乃至世界重要的石墨生產(chǎn)加工基地。為此，黑龍江出臺了《石墨烯產(chǎn)業(yè)三年專項行動計劃（2016～2018年）》，提出到2018年，培育10個創(chuàng)新團隊，培育和支持10家具有一定規(guī)模的石墨烯高新技術(shù)企業(yè)，組建黑龍江省石墨烯協(xié)同創(chuàng)新中心，建立石墨烯產(chǎn)品首批次應(yīng)用示范風(fēng)險補償機制，力爭突破石墨新材料產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)。