石墨烯產業發展引領新“烯”望

石墨烯，這個被譽為“神奇材料”的物質，具有極高的導電性、導熱性、柔性和透明度，使其在電子、能源、生物醫學等領域具有廣泛的應用前景。

2023年10月，關于石墨烯產業發展的議題再度走進人們的視野。一是10月25日“北京石墨烯論壇2023暨北京大學納米化學研究中心成立30周年慶典”在北京召開。該論壇由北京市科委、中關村管委會指導，北京石墨烯研究院主辦，這一天正值北京石墨烯研究院成立五周年；二是浙江省寧波市鎮海，一個平靜而充滿活力的地方，因為石墨烯創新中心的設立而更加引人注目。這個中心是國家級別的研究機構，致力于石墨烯基礎前沿技術與變革性技術的研發，以及高品質石墨烯的制備與應用。

聚焦石墨烯前沿產業

“北京石墨烯論壇2023”可以稱之為國際高端石墨烯學術與產業交流平臺，吸引了來自全球的石墨烯領域專家、學者、企業家以及政策制定者等齊聚一堂，共同探討石墨烯科技的前沿動態與產業發展。北京石墨烯論壇自2018年以來，已連續舉辦5屆，逐漸發展成為國內外石墨烯領域的重要交流平臺。北京石墨烯研究院院長劉忠范代表北京石墨烯研究院作題為“風勁帆滿"勠力前行”的年度工作匯報。他從平臺建設到公司運營，從產品研發到項目合作，從人才匯聚到文化建設，全面回顧了該院過去五年的重點工作、取得的重要成績和對未來的規劃愿景。

論壇的揭牌和簽約儀式上，北京大學石墨烯產業技術研究院、北京石墨烯研究院—中國華能集團清潔能源技術研究院聯合創新實驗室、北京石墨烯研究院—北京空間機電研究所散熱技術聯合實驗室、北京石墨烯研究院—中北大學產學研協同創新中心、國際碳材料聯盟（ICMU）顧問委員會正式揭牌。北京大學石墨烯產業技術研究院是北京大學和北京石墨烯研究院在北京市支持下，打通雙方人才、政策資源，共同探索新型研究范式、培育復合型高水平研究人才、推動石墨烯新材料領域科技創新與成果轉化的創新載體，并將納入北京大學異地科研機構管理體系。為共同促進石墨烯領域技術成果轉化和人才聯合培養，北京石墨烯研究院與蘇州大學，萬華化學集團股份有限公司，廈門士蘭明鎵化合物半導體有限公司，湖北菲利華石英玻璃股份有限公司等高校和企業進行了合作簽約。國際碳聯顧問委員會主任劉忠范院士、國際碳聯顧問委員會共同主席康斯坦丁·諾沃肖洛夫教授、北京市經濟和信息化局副局長毛東軍、北京先進碳材料產業促進會秘書長劉煒，共同上臺為國際碳聯顧問委員會揭牌。

三款石墨烯產品“亮相”

北京石墨烯研究院集中發布了三款石墨烯相關產品——石墨烯冷凍電鏡支撐膜、超級蒙烯玻璃纖維織物，以及全球首臺米級寬幅蒙烯玻璃纖維織物卷對卷制備系統。

石墨烯是具有優異力學、電學、熱學和光學性能的二維碳材料。北京石墨烯研究院研發的石墨烯冷凍電鏡支撐膜，通過轉移技術，在傳統冷凍電鏡載網表面引入一層二維結構的石墨烯材料，可消除傳統冷凍電鏡表征中的氣液界面，進一步降低背景噪聲，支持更小分子量的蛋白表征，并實現更清晰的成像效果，將為生命科學領域高解析難度的蛋白表征帶來革命性變化。基于玻璃纖維基底的超級蒙烯玻璃纖維織物，具有電熱性能好、電學可調性強、復合成型工藝兼容等優異特性，可實現與玻璃纖維基復合材料的優異復合，該材料已成功實現在國防裝備上的批量應用。米級寬幅蒙烯玻璃纖維織物卷對卷制備系統是北京石墨烯研究院自主研發并制造的第三代卷對卷生長設備，其產能達20000平方米每年，是市面同類型裝備產能的五倍以上。北京石墨烯研究院產品發布官付韻橋表示，這三款產品的成功研制，是該院石墨烯材料及裝備快速走向產業化的又一里程碑。

在中國的石墨烯產業中，外資企業以技術領先，而國內企業則以制造領跑。這種行業內的競爭趨勢，推動了中國石墨烯產業的快速發展。截至目前，中國石墨烯產業的規模正在不斷擴大。從2015年到2018年，我國石墨烯產業處于高速發展期。前瞻產業研究院發布的《中國石墨烯行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》指出，2025年中國石墨烯市場規模有望達到千億級別。

石墨烯如何推動產業化

作為目前已知的最薄、強度最大、導電導熱性能極強的納米材料，石墨烯在能源、生物醫學、電子信息等領域具有廣泛的應用潛力。然而，如何將這種神奇的材料引入到產業化應用中，撬動其商業價值，已成為業界關注的焦點。石墨烯的優異性能使其在眾多領域中都有潛在的應用價值。在能源領域，石墨烯的導電性能使其成為電池和超級電容器等儲能設備的理想材料。在生物醫學領域，石墨烯的導熱性和生物相容性使其在藥物輸送和生物探測方面具有獨特優勢。而在電子信息領域，石墨烯的強度和大面積柔性特性使其成為制造輕薄、堅韌、可折疊電子設備的理想材料。然而，要將石墨烯從實驗室研究推向產業化應用，需要克服一系列技術和市場方面的挑戰。首先，制備高質量、大面積的石墨烯薄膜是一項關鍵的技術挑戰。目前，常用的制備方法包括化學氣相沉積和剝離法等，但這些方法在規模化和質量控制方面仍存在一定的問題。此外，石墨烯的導電性和強度雖然出色，但其在大規模生產中保持這些特性也是一項挑戰。

為了解決這些問題，國內部分行業企業和研究機構正在探索新的制備技術和工藝。例如，一些企業已經開始采用化學氣相沉積法來制備大面積、高質量的石墨烯薄膜。此外，研究機構也在探索通過控制制備條件和后處理方法來進一步提高石墨烯的性能。除了制備技術外，市場推廣也是將石墨烯推向產業化的關鍵環節。然而，這些產品的市場占有率仍然相對較低。為了推動石墨烯的產業化應用，需要更多的企業加入這個領域，并開發出更多基于石墨烯的新產品。此外，政府在推動石墨烯產業化方面也起到了關鍵作用。各國政府紛紛出臺相關政策，支持石墨烯研究和產業發展。例如，中國政府在“十三五”規劃中明確提出要大力發展石墨烯產業，并設立了專門的基金來支持相關研究和應用項目。

一年一度的北京石墨烯論壇就是為政府、企業和學術界提供了一個交流和合作的平臺。通過分享研究成果和市場經驗，各方可以更好地了解石墨烯的產業化前景和應用領域。同時，論壇也為潛在投資者和創業者提供了一個尋找合作機會和商業模式的平臺。參加本屆論壇的一位專家表示：“通過加強產學研合作和商業模式創新，我們可以更好地挖掘石墨烯的商業價值。這種新材料有望在未來幾年內引領一場新的產業革命。”

石墨烯推向產業化應用仍面臨諸多挑戰，但隨著技術的進步和各方合作的加強，我們有理由相信石墨烯將在未來發揮更大的作用。通過撬動這一顛覆性新材料的商業價值，石墨烯在能源、生物醫學、電子信息等領域將迎來更多創新和突破。