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【投稿】石墨烯:少些噱头,多些实用

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11月8日,2016中国国际石墨烯产业发展论坛暨中关村石墨烯产业联盟成立大会在北京丰台科技园刚刚结束,11月9日,国内石墨烯行业的知名企业碳谷科技在江阴投资建设量产基地,五年后有望实现年产万吨石墨烯的能力,带动形成千亿级规模的应用产业集群。


这足见石墨烯在国内依旧如火如荼,

但其火爆的背后引发的思考让人回味无穷。

石墨烯概念模糊,缺乏国家标准


随着石墨烯产业被国家纳入战略布局,一些企业和机构跟风炒作,其噱头意义远大于实用价值。比如将石墨烯粉体单层和多层混为一谈,将厚度远远超过10个原子层的石墨烯微片或石墨烯纳米片也称为石墨烯。目前国内很多企业宣称产能可以做100吨、500吨甚至上千吨,但其产品并不是真正的石墨烯。


目前,虽然国家给予了石墨烯产业大规模的政策支持,《中国制造2025》将石墨烯材料列为前沿新材料的四大重点之一,“十三五”新能源汽车重点专项,也将石墨烯等新材料列为重点发展领域,但至今却还没有制定出台石墨烯产品标准,造成生产企业产品差次不齐,下游企业想用又不敢轻易用。


概念模糊、缺乏标准、研发起点低、产品同质化等因素已经成为制约石墨烯产业发展的瓶颈。如果商业领域一味夸大其神奇之处,可能会导致石墨烯产业变成泡沫,一旦破裂,那么也许技术和工业的进展也无法拯救它。


石墨烯工艺技术之难,缺少核心关键技术


石墨烯是由碳原子组成的只有一层原子层厚度的二维晶体,作为唯一的二维碳材料,也或许由于这种独特的结构带来的优异性能,从某种程度而言成为了石墨烯材料工业化生产的制约因素。


目前制备石墨烯的方法主要包括机械剪切剥离技术、氧化还原法、化学气相沉积法、超声剥离法等。


  1. 机械剪切剥离技术不易控制产物尺寸,无法可靠地制备出长度足够的石墨烯;

  2. 化学方法只能制备多层的石墨堆积,产品质量无法得到保障;

  3. 化学气相沉积制备石墨烯薄膜成本高,成品率低,难以进行批量化生产


目前国内还没有能够实现石墨烯工业化生产的企业或研究机构,多数企业只能小量生产石墨烯,所使用的生产技术多为氧化还原法。国内企业生产的石墨烯主要有两种形态,石墨烯薄膜和石墨烯粉体。在石墨烯晶体管、柔性透明电极、触摸面板等高端领域缺少核心技术。


石墨烯科研与应用脱节,缺少下游应用领域


石墨烯产业化一直是关注的热点话题,因为实验室结果不等于产业化应用。、Wind数据库公布数据,2015年中国专利申请数量达7925个,居全球第一。而从专利布局来看,企业和学校总占比达80%以上,公司占比低于学校,产业化进程提速有限。就目前的现状,国内还没有一个领域可以实现石墨烯的规模化应用。


目前,虽然我国在石墨烯领域取得了丰硕的科研成果,但缺乏高精尖的原始科研成果,重大创新较少,而且研究成果主要集中在基础研究领域,产业化应用研究领域相对薄弱。出现了“材料好、用不好”等问题,导致石墨烯材料难以发挥其优越性。


言而总之,加快推进石墨烯关键技术研究与实现规模应用,或许是当前亟需解决的问题。如果说,关键工艺技术不解决,下游应用问题解决不了,5到8年内就会有大批企业倒下。

作者:李波涛


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