石墨烯平臺：打造新材料轉化的“鉆石管道”

本刊記者/ 俞靈琦

“行百里者半九十”，對于石墨烯這種新材料的產業化過程更是如此，如何打通從科研到產業化的“最后一公里”，是石墨烯能否成功實現產業化的關鍵。

石墨烯，一個聽上去高大上且十分學術的名詞，其實它離我們并不遙遠。

從我們每天都會觸碰的手機膜、衣服，到大街上隨處可見的路燈，醫學領域的仿生材料假肢，乃至航天飛機制造，各個領域都能見到石墨烯的身影。

為何石墨烯有如此廣泛的應用領域？那是由于石墨烯超薄，強度超大的特性，單層石墨烯的厚度為0.335nm，比表面積為2630m2/g。特別是它具有比硅材料更優異的電子遷移率，在后摩爾時代，石墨烯晶圓材料必將在電子材料領域獲得較大應用。

那么，作為新材料，石墨烯科技成果轉化和產業化的情況如何？對于產業中的“籬笆墻”，上海市石墨烯產業技術功能型平臺可以提供哪些助力和服務呢？

瞄準產業共性問題，助力“紙”變“錢”

石墨烯既然那么好，為什么還未實現大規模商業化呢？在成果轉化過程中有何難點？

對此，上海市石墨烯產業技術功能型平臺董事長梁勇向記者介紹，主要原因是原材料一致性、制定標準以及科研工作者對于成果轉化的理解上出現一些難點。

原材料是石墨烯產業的核心之一。不同廠家，甚至同一廠家不同批次之間的石墨烯原材料很難保持一致性，且品質不高。許多石墨烯企業由于隨機選擇材料或供應商，或者即使進行了材料挑選，選擇了正確類型的石墨烯材料和合適的生產商，但是仍然可能得到不一致的石墨烯，進而導致產品開發的失敗。

此外，石墨烯材料還存在品質不高的問題。據調查，研究人員基于已有的石墨烯表征方法對市面上幾十種石墨烯產品進行了測試，發現這些石墨烯材料的關鍵指標（如尺寸、結構完整性、純度等）都存在巨大的差異，且在所有產品中每種產品只有極少部分能夠滿足石墨烯片層低于10層的標準。

阻礙石墨烯產品大規模商業化的另一個因素是缺乏行業標準。雖然石墨烯未來將在各個行業及領域中迎來巨大的發展空間，但是目前由于缺乏相關標準，導致市場上魚龍混雜，“石墨烯”概念被濫用。

從成果轉化的角度來看，石墨烯產業技術落地的過程起初也并不順暢。“高校老師們帶來的項目成熟度參差不齊，對于成果轉化的理解各有不同，這也為石墨烯相關技術產業化帶來一定的困難。因此，需要在高校院所與企業產業之間建立起成果轉化的‘管道’。”梁勇說。

為了解決這些共性問題，上海市和寶山區市區聯動打造了上海市石墨烯產業技術功能型平臺（下文簡稱“石墨烯平臺”），這是上海建設具有全球影響力科創中心的“四梁八柱”之一。

石墨烯平臺以應用需求為牽引，著力構建石墨烯應用技術創新、中試及產業化的核心服務能力；通過“基地+基金+人才”模式，集聚并有效配置技術、人才、資本市場等創新資源，促進實驗室較成熟成果的產業化，解決產業面臨的共性技術問題，培育打造石墨烯產業集群；建設成為與產業緊密結合、國際知名的協同創新平臺，實現“平臺促科技，平臺帶產業”。

“作為研發與轉化功能型平臺，我們石墨烯平臺一方面聚焦國家戰略，另一方面聚焦產業的痛點，通過建設專業化中試基地、分析檢測中心、石墨烯新能源材料評價線等，進而推動石墨烯產業的科技成果轉化。”梁勇介紹道。

專業化服務，打通新材料成果轉化“創新閉環”

經過多年的發展，石墨烯平臺在為國制材、解決行業痛點與產業共性問題、推動大眾創業與萬眾創新、建設專業服務能力等方面進行了一些有價值的創新實踐，逐步發揮“平臺促科技、平臺帶產業”的載體功能。

“行百里者半九十”，對于石墨烯這種新材料的產業化過程更是如此，如何打通從科研到產業化的“最后一公里”，是石墨烯能否成功實現產業化的關鍵。因此，梁勇談道：“在成果轉化過程中，必須有人站出來為科學家團隊做服務，解決石墨烯產業化過程中在環保、消防、防爆、工商、法律、融資等一系列問題，從這一點來看，上海市石墨烯產業技術功能型平臺的功能建設意義是非凡的。”

針對成果轉化過程中的難點，石墨烯平臺不僅是一位科創成果的“推動者”，而且是一位“專業化的保姆”。

一方面，為推進成果轉化，石墨烯平臺建設了中試基地。中試基地是石墨烯平臺的核心能力之一，可為高校或科研院所團隊、企業提供專業的中試服務。中試基地聚焦石墨烯半導體晶圓、改性石墨烯功能纖維、石墨烯復合金屬材料、高品質石墨烯宏量制備、石墨烯高分子復合材料應用等方向，期望形成一批石墨烯應用集成技術和解決方案，實現石墨烯材料大規模下游應用。

分析檢測中心是石墨烯平臺的另一個核心能力，該中心以石墨烯檢測方法和設備的創新及行業標準的制定為目標，整合共享現有優質資源，開展石墨烯材料及應用產品的分析檢測評估，建立產品性能參數數據庫。分析檢測中心還與上海電纜所、上海交通大學等單位建立了戰略合作關系，開展大型分析檢測資源的共享和聯動，對外開展分析檢測服務。

同時，石墨烯平臺還建設了石墨烯新能源材料評價線，可為各種石墨烯及其復合材料在電池類產品生產制造過程中遇到的核心工藝問題提供解決方案，對各種工藝手段進行研究，予以工程驗證，對于各種石墨烯材料在電池應用中的分散性、成膜性進行工藝研究和工程化實現。

在情報管理方面，石墨烯平臺也建設了較完善的情報服務體系，搭建服務平臺，推進資源共享，滿足創新團隊和企業對石墨烯行業信息的需求，不斷提升平臺專業化服務能力和水平。

“當好‘保姆’很不容易，因為各家團隊接近產品的程度不一樣，有的是嗷嗷待哺，只能抱在手里；有的市場化程度好一些，可能已經10歲了……不僅是團隊，平臺建設方也有諸多訴求：有希望項目盡快落地、加速產業集聚的，也有希望成果‘高大上’、服務中小企業能力更強大的……現狀與要求堪稱‘千頭萬緒’，平臺的功能意義也由此凸顯。”梁勇說。

除了專業化的服務，在上海市科委的支持下，石墨烯平臺于2017年4月建設了專業化石墨烯·新材料眾創空間。目前，眾創空間內已集聚高水平創新團隊幾十家，累計孵化和引入企業超過40家。在眾創空間的服務下，科學家團隊的成果獲得落地，也獲得成才。比如，上海新能源納米科技股份有限公司，已于2019年在上海股權托管交易中心成功掛牌。

專業化和多元的服務使得許多科創成果得以落地，邁向產業化，也使得石墨烯平臺這位“保姆”在業內廣受好評，而在不斷發展的過程中，石墨烯平臺也正進一步探索如何更好地承載功能和持續發展。

迎面“十四五”，攻克“卡脖子”

步入“十四五”，我國雖然逐漸攻克了多項新材料技術瓶頸，助力產業實現了技術升級和轉型，然而依然面臨著許多“卡脖子”問題。

在中共十九屆五中全會上，不僅將“關鍵核心技術實現重大突破，進入創新型國家前列”列入2035年基本實現社會主義現代化的遠景目標當中，更明確提出“堅持創新在我國現代化建設全局中的核心地位，把科技自立自強作為國家發展的戰略支撐”。

科技是國之利器，國家賴之以強，企業賴之以贏，人民生活賴之以好。作為致力于石墨烯這一新材料產業化的新型研發機構，石墨烯平臺努力為國家新材料產業發展貢獻力量。近年來，石墨烯平臺已成功孵化出不少產品。它們之中既有“高精尖”成果，如“卡脖子”領域的晶圓等；也有“接地氣”應用，如用于治水等“老大難”問題。

除了政策扶持、平臺助力，梁勇認為，“石墨烯產業的發展和應用需要大企業牽引，如石墨烯在智能手機方面的各項應用，吸引龍頭企業華為投資，此后，許多手機廠商也紛紛加入到投資的行列中”。

因此，梁勇表示，未來石墨烯平臺一方面將在“輸出端”做好服務，進一步與大企業對接，為石墨烯項目爭取來自社會的投資。

另一方面，在“輸入端”，石墨烯平臺將會繼續尋找全球領先的技術，甄選技術成熟度高、創新維度高的項目，納入石墨烯平臺加工升華。

“我們要把石墨烯平臺的這根管道建設成‘鉆石管道’，通過我們的加工，能讓更多的技術可以轉化成落地的產品。在產品方面，石墨烯晶圓作為第三代半導體材料正在諸如太赫茲芯片等高端芯片的研發試制道路上，推動半導體產業進一步向前；同時，通過甲烷裂解等技術，讓石墨烯材料的價格下降，為石墨烯產品落地應用創造更多的機會。”梁勇說。

這也是石墨烯平臺的模式創新，通過石墨烯平臺這根“管道”，讓投資人對原先“看不懂”的產品，變得“一目了然”。正如梁勇所言，平臺與團隊是共同成長的，平臺提供設備、工作人員，團隊可以共享使用，而孵化成果最終也是大家共享的。這樣的模式，可以讓研發團隊沉靜下來鉆研技術，而平臺則可以用心提供服務。

眼下，中國石墨烯產業呈現蓬勃發展的態勢，已經形成長三角、珠三角、東北地區、西南地區等多個石墨烯產業聚集區。

其中，在梁勇看來，石墨烯材料及其應用產業尤其是石墨烯電子材料應用與上海有很高的契合度。創新環境、技術優勢、產業基礎……上海的優勢得天獨厚，是高水平石墨烯材料及其應用的產業土壤。結合長三角融合發展，上海既有能力也有義務抓住世界石墨烯產業發展的機遇，推進技術創新和應用。這也將有利于提升上海傳統產業的技術能力，為上海建設具有全球影響力的科技創新中心添磚加瓦。