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産學研聯動 石墨烯産業發展結碩果

  • 發佈時間:2016-03-07 07:29:34  來源:廈門日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  廈門烯成首創的G-CVD石墨烯生長系統銷量超過90台,在國內市場佔有率達80%以上。

  石墨烯是目前已發現的最薄、最堅硬的奈米材料。(資料圖片)

  石墨烯新材料搶眼球。(資料圖片)

  去年底,工信部、發改委、科技部等三部委聯合印發《關於加快石墨烯産業創新發展的若干意見》,提出要把石墨烯産業打造成先導産業,到2020年,形成完善的石墨烯産業體系。

  對廈門來説,發展石墨烯産業優勢明顯——廈門有國內第一家專業從事石墨烯研發的企業,有石墨烯行業內較早盈利的企業,多家科研院所在石墨烯的研究上也多有建樹,並在産學研聯動上結出碩果。石墨烯發現者、諾貝爾物理學獎獲得者康斯坦丁·諾沃肖洛夫也是廈門的老朋友。兩年前,他受邀任廈門大學榮譽教授,成為廈門大學石墨烯工業技術研究院的“智庫”,近年來,他更是多次來廈,參觀石墨烯企業並表達了合作意向。

  廈門市委市政府十分重視發展石墨烯産業。今年的廈門市政府工作報告明確指出,要大力發展新技術,抓緊佈局石墨烯等未來産業。良好的基礎加上政策引導,有理由相信,廈門打造國際“碳谷”前景可期。

  文/圖 本報記者 林露虹 通訊員 謝桂挺

  廈門凱納石墨烯技術股份有限公司

  今年可批量生産石墨烯産品

  過去幾年,廈門凱納石墨烯技術股份有限公司(以下簡稱“凱納”)一直致力於從事石墨烯的研發,現在,這家國內第一家專業從事石墨烯研發的企業,正在從中試走向工業化,進行石墨烯的批量生産。今年2月,凱納正式登陸新三板,成為省內第一家石墨烯掛牌企業。

  採用獨特的生産工藝

  早在2006年,凱納就走産學研的路子,與華僑大學教授陳國華及其團隊合作,啟動石墨烯技術的研發。那個時候,石墨烯離“風口”尚遠,業界對其也較陌生,凱納創始人、廈門大學化學院出身的趙立平卻堅信,石墨烯將成為未來材料的寵兒。憑藉著對科技的熱忱和堅定的信念,凱納和陳國華的團隊攜手鑽研,終於在2009年在實驗室開發出石墨烯的生産工藝,後於2010年正式註冊成立公司。

  與採用化學法研製石墨烯的“大多數”不同,凱納用的是物理剝離機械法。“相比于傳統化學法生産工藝帶來的環境污染,採用物理法生産石墨烯耗能小,較為環保,不過卻也面臨‘産能較小’的短板。”凱納技術負責人洪江彬介紹説,多年來,凱納研發的焦點集中于開發低成本高性能的石墨烯量産技術,截至目前已取得近10個發明專利。凱納在石墨烯領域的成果吸引了下游應用行業的關注,2013年國內最大的聚氯乙烯上市企業中泰化學看中了凱納的石墨烯應用技術,決定投資凱納並一起合作共同開發石墨烯在塑膠領域的應用。

  首期建設年産2200噸石墨烯産品

  “2015年,我們完成了中試工作,計劃今年實現批量生産,目前已經完成年産21000噸石墨烯産品生産線的廈門市工商領域投資項目備案,計劃第一期進行年産2200噸石墨烯産品建設項目。”洪江彬説,凱納計劃生産的石墨烯將主要用於新能源電池、高性能塑膠、防腐蝕塗料、導電塗料等領域,他舉例説,“使用石墨烯改良過的鋰電池,導熱、導電性能優異,充電速度將大為提升,續航時間也將隨之延長;加入石墨烯的防腐蝕塗料有極高的防腐性,可以提高船舶的抗腐蝕性能,延長使用壽命。”

  廈門烯成新材料科技有限公司

  淘金石墨烯生産設備

  廈門烯成新材料科技有限公司(以下簡稱“烯成”),是廈門乃至國內石墨烯産業繞不開的一家公司。作為國內首家專業研發與銷售石墨烯化學氣相沉積系統的高科技企業,烯成另辟蹊徑,從石墨烯的科研儀器做起,並有了盈利。烯成總經理劉長江對此有個形象的比喻,“就像美國的“淘金熱”,有人瘋狂淘金,也有人向淘金者賣牛仔褲、賣鐵鍬。”石墨烯設備正是淘金用的“鐵鍬”,自成立至今,烯成首創的G-CVD石墨烯生長系統銷量超過90台,市場佔有率達80%以上。

  項目獲創新創業大賽獎項

  傲人的市場佔有率背後,是烯成過硬的技術。我們可以從烯成創始人之一的蔡偉偉履歷中窺見一斑:2009年,在美國攻讀博士後的蔡偉偉和同事開發出化學氣相沉積法製備石墨烯,相關成果發表在《科學》雜誌上,同年他又在《應用物理快報》上發表世界上第一篇關於石墨烯做成透明導電電極的論文;2010年,蔡偉偉回國發展,成為廈門大學物理系的閩江特聘教授、博士生導師;2012年,蔡偉偉參與創辦烯成,將科技成果進行轉化。

  技術研發能力,構成了烯成的核心競爭力。在去年10月舉行的第四屆中國創新創業大賽新材料行業總決賽上,烯成的“基於自限制法的超大面積石墨烯製備系統”項目獲得大賽三等獎。成為首次在該賽事獲獎的廈門企業。

  推動成立石墨烯眾創中心

  提及今年計劃,劉長江説,烯成將深耕石墨烯導熱膜、導熱塑膠等領域,“目前這兩塊都已在批量生産”,導熱膜和導熱塑膠將應用於手機、LED産品、平板電腦等領域。同時,烯成正推動整合資源,成立石墨烯、新材料主題的眾創中心,搭建公共測試平臺,引導石墨烯、新材料的科研人員來廈創業。“我們希望依託公共平臺的測試設備,可減少創業者的研發成本降低創業風險。”劉長江表示,烯成還將攜手背後的基金——德爾石墨烯基金、達晨創投、賽伯樂投資、兆華偉泰基金,全方位為創業者提供資金上的解決方案。

  【名詞解釋】

  石墨烯

  誰是“材料之王”?越來越多的答案指向石墨烯。它是目前世界上已發現的最薄、最堅硬的奈米材料,而且結構非常穩定,柔韌性很好,同時也是目前已知導電性、導熱性最出色的材料。其導電性優於金屬銀和銅,強度是不銹鋼的100倍,導熱性是銅的10倍,電子遷移率是商用硅的100倍,透光能力強。據推測,2018年,全球石墨烯規模約為329億美元,未來10年左右,石墨烯的産業規模將達到萬億元人民幣。

  【觀點】

  從供給側發力

  找準應用市場

  廈門該如何發揮自身優勢,發展石墨烯産業?

  “關鍵還是要從供給側著手,孵化應用端,引導企業面向市場來生産石墨烯産品。”在中科院海西研究院廈門稀土材料研究所岳紅軍博士看來,石墨烯的功能化應是石墨烯産業發展的重要方向。“此前有一些地方的石墨烯企業生産出了産品卻堆積在倉庫,因為他們找不到市場。”岳紅軍建議,廈門要結合現有環境和自身優勢,找準石墨烯的應用市場,“譬如廈門的海洋産業發展得不錯,應用石墨烯做海洋防腐涂層就是一個適合的方向。”岳紅軍認為,“目前國內石墨烯主要靠科研機構推進,這很容易導致石墨烯與未來市場需求脫節,政府當引導更多企業投入資金髮展石墨烯應用,雖説不可能投入了錢就馬上有成效,但從長遠來説,這有助於石墨烯産業的可持續發展。”

  岳紅軍説,石墨烯的産業化之路不是一蹴而就的,搭建産學研相互合作促進的平臺是比較現實的途徑。“建議搭建産學研合作平臺,整合高校、研發機構、企業的創新資源,加強技術研發和人才培養,共同推進石墨烯關鍵技術實現突破。”

  中船重工725所廈門材料研究院石墨烯工作組負責人葉曉慧博士認為,目前發展石墨烯産業的“痛點”主要在於石墨烯産業鏈的上下游還未打通,“一些下游應用企業並不知道可以運用石墨烯材料來改善産品性能,需求潛力仍有待開發。”葉曉慧建議,可由政府牽頭搭建石墨烯産業互動平臺,增進電子、塗料、材料、化工等相關行業與科研院所的交流,“讓需要石墨烯的企業提出需求,我們做石墨烯的才會有更明確的目標。”

  【同步】

  725所廈門材料研究院

  發力石墨烯研究三大方面

  中船重工725所廈門材料研究院石墨烯工作組負責人葉曉慧日前透露,石墨烯複合材料、石墨烯塗料和石墨烯電子産品是725所石墨烯研究的三大方面。“我們正計劃加強與廈門當地的石墨烯産業鏈下游企業聯繫”。

  去年底,中船重工725所投資1000萬元在廈門材料研究院設立石墨烯研究中心,期望通過對石墨烯的研究,拓展多領域的應用。對於725所來説,做石墨烯課題研究具備先天優勢——作為船舶材料研究所,725所在材料研究方面積累了豐富的經驗。研發石墨烯船舶塗料,是725所在石墨烯領域邁出的第一步。

  葉曉慧説,放眼未來,石墨烯産業的發展勢必會往高端産品發展,而最具潛力的應用將在電子産品方面,“包括大面積柔性透明顯示、高性能電子晶片、高靈敏度感測器物聯網等下一代智慧化社會所需的電子産品,因為石墨烯最大的特點就是獨特的電子結構,電子的移動速度是目前材料中最快的、導電性能是最好的。”葉曉慧介紹説,為了牢牢抓住電子産品這一市場,725所計劃向鐳射直寫石墨烯柔性器件發力,旨在未來石墨烯競爭中儲備力量。

  中科院海西研究院廈門稀土材料研究所

  深耕氟化石墨烯研究

  “新材料氟化石墨烯的製備及性能研究”,是中科院海西研究院廈門稀土研究所的研究課題。“所謂氟化石墨烯,指的是石墨烯部分氟化或全部氟化而生成的一種二維平面結構的新材料。”研究人員岳紅軍博士解釋説,進行氟化的石墨烯優點多多,包括:表面能低、疏水性強及帶隙寬等優異的物理化學性能,以及具有耐高溫、耐腐蝕性、耐摩擦性、化學性質穩定和優異的潤滑性。

  先天優勢使得氟化石墨烯可廣泛應用於高溫涂層、抗磨潤滑涂層及高比能鋰電池正極材料領域,岳紅軍説,從商業角度來説,這將是一個廣闊的市場。同時,“作為一種新型材料,氟化石墨烯是精細氟化工發展的新方向,而作為我國氟化工強省的福建省,為擺脫只生産利潤低、環境污染大的氟化氫等初期氟化工産品的局面,提供了一個新的方向和機遇,更為福建省的精細氟化工産業升級提供新的動力。”

  當然,氟化石墨烯的研究將是一個漫長的過程。岳紅軍坦言,目前,氟化石墨烯的研究尚處於起步階段,由於受到實驗條件的限制,從事相關研究的科技人才較少,而氟化石墨烯的産業還處於實驗室研究階段,國內外市場還無相關産品銷售。但無論如何,可以確定的是,研究已啟動,夢想照進現實指日可待。

  廈門大學石墨烯研究院

  建全省唯一石墨烯研發大樓

  2014年5月,廈門大學與曼徹斯特大學、英國BGT Materials (BGTM)公司合作共建廈大石墨烯工程與産業研究院。同時,廈大還聘請曼徹斯特大學教授、2010年諾貝爾物理學獎得主康斯坦丁·諾沃肖洛夫為廈大榮譽教授。在康斯坦丁·諾沃肖洛夫的指導下,廈大石墨烯研究院科研團隊與英國BGTM公司在一些合作項目上取得了一定的進展。

  廈門大學計劃在翔安校區建5萬平方米的石墨烯研發大樓,分為一期和二期工程。建成後將成為我省唯一的石墨烯研發大樓。

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