2004年，英国曼彻斯特大学的物理学家康斯坦丁·诺沃肖洛夫和安德烈·海姆采用剥离的方法，用胶带将块体石墨不断减薄，却意外地首次获得了单层碳原子晶体材料石墨烯，因此荣获2010年诺贝尔物理学奖。
从2004年在实验室被发现，到2010年发现者被授予诺贝尔奖，再到2015年步入石墨烯商业化元年，石墨烯的商业化历程或许可以用“轰轰烈烈”来形容。
作为一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，石墨烯具有超薄、超轻、超高强度、超强导电性、优异的室温导热和透光性，其结构非常稳定。这种神奇的材料不仅有望使锂电池功效倍增，更有望替代硅，制造未来新一代超级计算机。
从事石墨烯相关研究近17年，广东墨睿科技有限公司（以下简称“墨睿科技”）董事长蔡金明对于石墨烯的特性了然于心。基于石墨烯的基础研究的信心，他拉起了一支团队，“开荒式”地打造出石墨烯原料生产到解决方案和终端产品的全链条生产的高科技新材料企业，以定制化石墨烯为核心，从热管理应用、新能源与器件开发为方向，构筑起石墨烯的”技术版图”。
消费电子、生物医疗、新能源车，甚至是半导体，这些领域的“宝藏”都等待着开启。手握“密钥”石墨烯技术，蔡金明对目标规划十分明确，眼下等着他开启的，是如火如荼的新能源汽车市场。
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以定制化石墨烯为核心
蔡金明与石墨烯的缘分，或许从2005年进入高鸿钧院士的石墨烯课题组时就已注定。
彼时，对石墨烯一知半解的蔡金明并不清楚石墨烯的应用前景有多广泛。但在此后的10年里，渴望揭开石墨烯神秘面纱的他，在科研路上越扎越深，其石墨烯相关科研成果斐然。
2008年博士毕业于中国科学院物理研究所，蔡金明已斩获5项国际专利、授权和受理100余项中国专利，发表70余篇SCI学术论文，包括第一作者《Nature》《Nature Nanotechnology》文章，学术同行引用超过7000次。
但他明白，纸上谈兵终觉浅，要是能运用自己在石墨烯领域的10年科研基础，深入推动石墨烯相关研究的产业化，才不负这披荆斩棘的漫漫科研路。
2014年，研学归国的蔡金明笃定：石墨烯将来必有大用，而彼时国内的石墨烯商业化已遍地开花。2015年，他选择在东莞创办墨睿科技，并致力于打造出一家石墨烯产学研用相结合的高新技术企业。
“公司成立初期，墨睿科技就坚持开发不同的石墨烯制备方法、量产工艺，以掌握多种石墨烯制备方法为核心。”从这里开始，墨睿科技就注定要走一条绝大部分石墨烯企业不一样的道路，“市场上主流的量产工艺是单一的机械法，而我们是‘多条腿’走路。”
据蔡金明介绍，使用不同的方法制备出的石墨烯具有不同的性能，目前主要有机械剥离法、氧化还原法、分子束外延生长法和化学气相沉积法（CVD）等几种制备方法。
其中，机械剥离法操作简单，所需的设备和技术门槛较低，得到的石墨烯通常能保持完整的晶体结构，但片层不易控制，生产效率低。而采用化学气相沉积法（CVD）可以获得大面积单层、双层或多层石墨烯薄膜，但其成本较高且工艺复杂。
“不同方法制备出的石墨烯，可以满足下游客户的不同需求，因为它不仅影响石墨烯的性能，更影响其质量和成本以及应用领域。”
目前，墨睿科技已掌握了机械剥离法、化学氧化法、CVD法、分子束外延生长法等多种石墨烯制备方法，并成功制备出机械剥离石墨烯粉体、化学氧化石墨烯、CVD铜基底石墨烯薄膜三种石墨烯原料。
以墨睿科技采用CVD法制备出的CVD铜基底石墨烯薄膜为例，其可见光透过率高、导电性良好，可用作新一代柔性透明导电薄膜材料。而化学氧化石墨烯易于接合改性，通过与不同材料复合，可以提升该石墨烯材料的导热、力学等性能。
石墨烯导热膜原膜
“定制化石墨烯就是墨睿科技的核心技术。”蔡金明坦言，7年来墨睿科技潜心钻研石墨烯的规模制备方法，深究不同方法制备出来的石墨烯具有哪些不同的特性，再通过复合等方式不断调控石墨烯以获得新特性。
2022年2月25日，努比亚Z40 Pro手机发布会在线上举行。其首发的全新航天级微纳腔石墨烯相变均温板，正是由墨睿科技为努比亚Z40 Pro手机专门定制的产品。
据了解，该产品采用微纳腔结构设计和固液双态相变材料填充，吸热性能高出传统相变材料140%，导热系数比传统相变材料增高300倍。
不难发现，掌握多种石墨烯制备方法和多种不同特性石墨烯的墨睿科技，能根据客户的应用需求、性能需求、成本需求等，定制出满足其需求的石墨烯材料或产品，亦是这家高新技术企业的核心竞争力。
02
以四大应用方向为引擎
掌握着石墨烯多种制备技术，意味着拥有了一把“万能钥匙”。
尽管主打定制化石墨烯材料及产品，但墨睿科技并非只是被动地等待客户提出需求，而是综合市场需要及石墨烯的良好导电性、导热性等特性，先选定热管理应用、新能源与器件两个应用方向打造拳头产品。
“凡是用电的东西都有热管理需求，墨睿科技的热管理产品是从2019年开始慢慢进入市场，2020年初开始量产并不断做大做强，可以说热管理是墨睿科技目前最成熟的一个应用领域。”
据了解，墨睿科技的石墨烯导热脂具有高导热率、低热阻以及优异的热传导性能，可应用于LED灯、CPU、GPU、5G基站终端、3C产品等电子元器件的导热及散热。
石墨烯微纳腔相变均温板裸模
另外，其石墨烯导热膜则以氧化石墨烯为原料，热导率高、柔韧性好，可连续弯折上万次而性能无衰减，可广泛应用于智能手机、笔记本电脑、汽车、储能等各类设备的热管理。
蔡金明相信，机会总是留给有准备的人。
墨睿科技5年来的石墨烯热管理研发基础，不仅与小米合作将石墨烯技术应用在手机上，还顺利拿到了小米的投资！
“从成立之初墨睿科技就开始做热管理方向的产品研究，所以当2020年小米有石墨烯热管理需求时，墨睿科技的导热膜产品已经量产，过硬的产品质量使得公司最终被小米选中。”
尽管是从科研出身创业，但蔡金明总能对市场风向标保持敏锐嗅觉。
“近年来锂离子电池或新能源汽车的需求越来越大，墨睿科技是从2016年开始做新能源方面的研究布局，6年的技术沉淀也是为了在机会来临时迅速实现产业转化，新能源方向是公司今年和明年要重点突破的领域。”
锂离子电池作为二次电池，其性能优异、应用领域广，但受限于电极材料的结构与电解质的性能，锂离子电池的功率性能相对较弱，如何提高锂离子电池的功率密度并进一步增大其能量密度是当前研究的热点和难点。
据介绍，将石墨烯应用到锂离子电池中可以显著提升电池相关性能。另外，相比于传统导电添加剂，石墨烯导电剂的优势在于能用较少的添加量，达到更优异的电化学性能。
墨睿科技开发出的石墨烯锂离子电池导电剂，是一款以石墨烯为核心的碳纳米分散液，主要利用石墨烯的导电性、导热性和柔性薄片结构，在电池正极材料体系上形成高效的导电网络，有助于提升电极的压实密度，实现手机电池充放电循环800次后容量≥90%，超出国家推荐电池寿命标准。该产品可应用于钴酸锂电池、磷酸铁锂电池、镍钴锰酸锂电池等多个方向。
“电子器件市场爆发预计在未来的4-5年，因此这是墨睿科技未来开发的重点。”对于墨睿科技发展方向的把握，蔡金明信赖自己的判断。
03
科研与制造双基因驱动
重科研、轻制造或许是科研者创业容易陷入的惯性困境。
但蔡金明认为，只有依靠科研与制造双基因驱动，才能打通科学研究与产业落地之间的缺环。显然，墨睿科技也是这么做的。
据悉，墨睿科技的研发创新团队以海外高层次人才蔡金明为团队带头人，包括博士10名，研发人员30余名，其中研发人员占公司成员的3/4。当前，团队成员已发表学术论文90余篇，包括国际最顶级的学术期刊《自然》《自然-纳米技术》《自然-材料》等，申请国内外专利50余项，均为新材料、新工艺、新装备方面专利。
17年石墨烯科学研究，让蔡金明更坚信科学研究是高新技术企业的命脉，而制造环节则是科研成果落地的根基。在他看来，要想把科学研究转换为产业成果，必须将制造与科研放在同等位置。
蔡金明向《大国之材》介绍道，成立之初，“制造转化”是新材料前期团队的薄弱环节，因此这墨睿科技先引进了有制造业经验的产品总监、运营总监、总经理等人才，同时引进如云天化集团等在制造端实力超强的合作伙伴，以强化墨睿科技的制造环节。
此外，墨睿科技总部位于“世界工厂”东莞，这座城市的超强制造水平也赋予了其更多的制造基因。“每当墨睿科技有制造需求，都能在东莞周边找到相关合作伙伴，这也助推了墨睿科技实现科研与制造‘两条腿’走路。”
制造这条“腿”，同样强劲有力。目前，墨睿科技的化学法石墨烯年产能达1000吨，在国内同类石墨烯企业中产能排在前列；其导热膜年产能达100万平方米。
“墨睿科技从2019年开始做工厂扩建，现在公司整体的交付能力、量产能力并不存在太大的问题。”提及此，蔡金明的话语中多了一分欣慰。
7年来，墨睿科技致力于打造学、研、产、用结合发展的石墨烯产业平台，旨在实现从基础研究到产业端的快速转化，通过石墨烯上下游技术与应用产品示范推广，构筑以石墨烯应用企业为主体的产业链集群。
在蔡金明看来，成为石墨烯行业领跑者，是墨睿科技不容推卸的使命。
“做研发，我们可以发高水平的论文；做产品，我们可以做拳头性的产品，这是墨睿科技值得骄傲的成就，也是墨睿科技秉持初心一直在坚持的理念。”10年潜心做科研、7年勇敢闯市场，赋予了蔡金明更多驰骋石墨烯市场的自信和底气。
个人简介
蔡金明，博士，教授，博士生导师。国家引进海外高层次青年人才。中国真空学会理事，中国青年科技工作者协会理事。发表包括Nature在内的学术论文70余篇，他引7000余次，授权和受理100余项专利。2021年入选全球顶尖前10万科学家排名榜单。
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