科普專欄 / Information

“石墨烯”是產業轉型升級的催化劑

石墨烯研發及應用是我國少數位於世界前列的科技領域之一。在石墨烯巨大的產業前景以及其廣闊應用市場背景下,湖南應積極搶占科技製高點、大力推進石墨烯商業化發展,讓其成為推動現代產業轉型升級催化劑。

石墨烯的研發及應用正在催生現代產業革命

一方麵,石墨烯產業發展能夠有效促進傳統產業轉型升級。利用石墨烯的導電性能適合研發高頻電路,可開發生產超級計算機;利用石墨烯的光學性能製作的光子傳感器,可用於檢測光纖中攜帶的信息;利用石墨烯的透明特性,製造的電板具有更優良的透光性,可用於開發製造太陽能電池盒液晶顯示屏;利用石墨烯的輕薄特性,可用於製造出超薄超輕型飛機材料、超堅韌的防彈衣;利用石墨烯的光電化學特性,可以取代基於金屬的有機發光二極管和傳統金屬石墨電極。

另一方麵,石墨烯產業發展能夠引領戰略性新興產業快速崛起。石墨烯的優異性能有望在現代電子信息科技領域引發一輪革命,具備顛覆當前所有電子設備的潛質,是新一代電子行業的“救命稻草”。同時,石墨烯的發現及其應用,正在催生生物醫藥、新材料和新能源等領域革命性的技術進步,這些領域的新發明、新成果如雨後春筍,如在鋰離子電池電極材料、太陽能電池電極材料、傳感器、半導體器件、複合材料製備、透明顯示觸摸屏、透明電極等方麵開始廣泛應用石墨烯。

發達國家正在搶占石墨烯研發及產業化的製高點

自石墨烯問世以來,國際上各類研究和產業化發展持續升溫,美國、歐盟、日本、韓國等國家都發布或資助了一係列相關研究計劃和項目,大力促進本國石墨烯技術及其應用。

美國國家自然科學基金會(NSF)和美國國防部高級研究計劃署開展了多項石墨烯研究項目,重點布局石墨烯在超級電容器和下一代更小、更快的電子器件等前沿方向的應用;歐洲作為石墨烯的誕生地,先後開展了歐盟FP7、歐洲研究理事會、歐洲科學基金會的多項研究項目。早在2013年初,歐盟委員會將石墨烯列為“未來新興技術旗艦項目”之一,提供資助用於石墨烯材料研究;日本政府自2007年就開始對石墨烯技術開發項目的資助,富士通公司重點研發石墨烯晶體管領域;韓國政府積極支持本國科研機構和公司開展石墨烯技術研發及商業化應用研究,目前韓國三星的石墨烯專利數量領先於世界。

我國石墨烯產業化發展已經具備世界領先水平

2013年底,寧波墨西科技有限公司和重慶墨希科技有限公司先後建成年產300噸石墨烯生產線和年產100萬平米的生產能力的石墨烯薄膜生產線,將石墨烯的製造成本從每克5000元降至每克3元。這標誌著全球第一條和第二條真正實現規模化、低成本、高品質的石墨烯生產線在中國誕生。

我國石墨烯研發和應用的新成果層出不窮。2015年初,浙大成功研發了一種新型、廉價、無毒的鐵係氧化劑,實現了石墨烯製備過程快、成本低、無汙染,適用於工業化大規模製備,對拓寬石墨烯應用具有重要意義。中科院重慶綠色智能技術研究院成功製備出國內首片15英寸的單層石墨烯顯示屏,被應用於今年上市的一款名為“開拓者α”的手機,石墨烯觸摸屏、電池和導熱膜等新材料的應用,能夠讓手機充電速率提高40%,電池壽命延長50%,電池的能量密度增加10%。