石墨烯产业化的中国机会

在石墨烯研究领域，我国正和发达国家同处于起跑阶段，如果错失这个机会，等几年后国外已经实现了产业化，我们再去做，无疑又将重复研发领先、产业落后的老故事。

■本报记者 原诗萌 实习生 李艳丽

有远见的企业和投资者正给予石墨烯密切关注。

据报道，近日，中科院宁波材料所与宁波墨西科技有限公司签约，双方将联合组建“石墨烯制备与应用研发中心”，进一步扩展石墨烯应用领域。同时，全球首条石墨烯生产线也将于今年10月在宁波建成投产。据宁波墨西科技有限公司董事长陈为健介绍，年产300吨石墨烯的生产线已经开始少量制备石墨烯。

相关专家在接受《中国科学报》记者采访时表示，该条生产线的投建，意味着我国石墨烯产业化迈出重要一步。

不过，石墨烯要想真正成为广泛应用的新材料，还需要在应用方面进一步研究和拓展。同时，国家也应该出台相关扶持政策，为石墨烯应用构建更完善的发展环境。

神奇材料

2004年，科学家用胶带剥离出了单层石墨——石墨烯，并发现它具有多种独特的物理属性，如电导率高、导热性好、非常坚硬等。这立即激起了全球范围内石墨烯研究的热潮。

2010年，两位石墨烯的发现者获得诺贝尔物理学奖后，科学家们在石墨烯上倾注了更大的激情和精力。同时，各国政府也加大了石墨烯研究支持力度。今年1月28日，欧盟委员会宣布，将对石墨烯研究进行10亿欧元（约合13.4亿美元）的资助，这是欧盟有史以来最大的研究资助类项目之一。

科技巨头们试图加快推进石墨烯的产业化和应用。IBM、三星等已经紧锣密鼓地开始了石墨烯的应用研究，其中IBM已经研制出了首款由石墨烯圆片制成的集成电路，而三星公司也制造出了由多层石墨烯等材料组成的透明、可弯曲的显示屏。

除了信息科技领域，由于具有良好的导电、导热性和二维片状结构等特点，石墨烯在多个领域有重要的应用。

比如，LED灯如果不能及时放热，会影响其寿命，而石墨烯涂料则能有效解决这一问题。再如，海水会腐蚀金属船体，因此每隔几年船体就要进行重新喷涂。而如果使用石墨烯涂料，则可以将船体耐腐蚀的时间延长数倍。此外，工业领域的抗静电塑料，甚至家用不粘锅等产品，都是石墨烯涂料的“用武之地”。

产业化方兴未艾

在多方的重视和努力之下，石墨烯正在加快产业化的步伐。不过据记者了解，不同类型的石墨烯其产业化进程并不相同。

中科院宁波材料技术与工程研究所研究员刘兆平告诉《中国科学报》记者，石墨烯材料可以分为两类，一类是由单层或多层石墨烯构成的薄膜，另一类是由多层石墨烯（10层以下）构成的微片。

石墨烯薄膜又细分为单晶薄膜和多晶薄膜，其中，单晶薄膜可用于制造集成电路，但距离产业化的距离还很遥远。多晶薄膜则有望在5~10年内实现产业化应用，可替代ITO玻璃用于制造触摸屏（特别是柔性电子产品）和其他需要透明导电材料的应用领域。

石墨烯的另一个类别——石墨烯微片也可以细分为两类，一类是功能化的石墨烯微片，由于拥有含氧基团，可以应用在药物、检测和催化剂等特殊领域。另一类是较为纯粹的石墨烯微片，可用于导电和导热等多个领域。

目前，在石墨烯薄膜和石墨烯微片这两个方向上，我国都在进行积极探索。2012年1月8日，江南石墨烯研究院对外宣称，手机用石墨烯电容触摸屏在常州研制成功。这种透明的薄膜可以满足智能手机触摸屏的基本功能。

中科院宁波材料所刘兆平团队则掌握了石墨烯微片的低成本规模化制备技术，并于2012年4月将该技术转移给上海南江集团有限公司，成立了专门从事石墨烯产业化的宁波墨西科技有限公司。2012年9月，位于浙江省慈溪市的宁波墨西科技有限公司年产300吨的石墨烯项目正式开建，并将于今年10月投产。

刘兆平告诉记者，他和团队研发的新技术路线操作简便，成本低廉，10层以下的石墨烯微片占70%以上，电导率高，有望在锂离子电池、抗静电导热高分子复合材料、导电导热涂料/油墨等领域得到广泛应用。

应避免重蹈覆辙

不过，石墨烯要想实现真正的产业化，除了石墨烯材料的低成本量化生产，还需要在应用方面进行进一步的研究和拓展。

比如，石墨烯可以用于锂离子电池正极涂层，但电池企业如果想应用石墨烯导电剂，还要考虑一系列的问题，比如按照什么样的比例加入，才能使石墨烯应用效果更佳；石墨烯添加的方法和顺序，以及电池制造工艺的改进等等。

而在这方面，除了企业自己的努力，还需要国家有关部门的支持。“需要政府出台相关政策，为应用创新创造条件。”陈为健说。

在陈为健看来，目前国家对石墨烯的扶持力度还很不够。“‘十二五’规划中并没有提到石墨烯，我之前拿到的2012年国家发展改革委的产业振兴和技术改造目录，石墨烯也并没有被列入其中。”

对此他深感忧虑。采访中他告诉《中国科学报》记者，目前石墨烯的价值和前景已经得到了国际上许多科学家的认可，我国也和发达国家同处于起跑阶段，如果错失这个机会，等几年后国外已经实现产业化后，我们再去做，无疑又将重复研发领先、产业落后的老故事。

此外，据国土资源部统计，我国石墨储量占世界的70%左右。陈为健指出，只有加快石墨烯的产业化和应用，才能避免将来廉价出口原材料，高价进口产品的被动局面，“我们也可以利用自己丰富的矿产资源创造更高的价值，为创新型国家建设贡献一点力量”。