最近举行了Enlit Europe 2022能源会议，Graphene Flagship参加了会议，展示了一些最新的能源相关石墨烯项目。我们借此机会与一些Graphene Flagship研究人员讨论了石墨烯，我们还与Graphene Flagship项目主任Jari Kinaret教授进行了交谈，以了解他如何总结过去10年，因为Graphene Flagship项目即将结束。
问：我们知道Graphene Flagship公司正在参加Enlit Europe 2022，展示了一些新的石墨烯研发项目。我们很乐意了解活动将展示的内容。
在Enlit Europe，Graphene Flagship展示了其先锋项目的创新，这些项目是行业主导的举措，旨在将材料从研究实验室转移到商业应用。这些举措包括：
- CircuitBreakers，由ABB领导，开发首款无油脂、免维护、低压断路器，用于电网关键部件的故障保护；
- 由Enel Green Power领导的GRAPES致力于将硅太阳能电池与钙钛矿太阳能电池相结合，为低成本、高效的光伏能源铺平了道路，超过了硅基电池的极限。
Graphene Flagship还展示了我们国际合作伙伴的创新，包括德累斯顿工业大学、BeDimensional和Graphene-XT：
- 超级电容器：石墨烯由于其高离子和导热性，允许更热稳定的超级电容器电极，这些电极也可以更快地充电和放电，同时有助于提高最终设备的能量密度。
- 石墨烯复合材料在集成到平面和汽车建筑中时可以节省燃料。
- Graphene-XT的GXT-Lube可以减少机械部件之间的摩擦、热量和磨损。石墨烯可以取代传统油中的有毒和危险成分，并能抵抗恶劣的温度和压力条件。
问：我们有兴趣了解更多关于石墨烯超级电容器电极的信息。你能告诉我们更多关于使用哪种石墨烯以及它如何增强电极和超级电容器的信息吗？
石墨烯超级电容器有可能为该领域的改进做出重大贡献。
印刷电池正在成为应对下一代小型便携式电子产品、可穿戴设备和物联网（IoT）设备所面临挑战的理想候选产品。大多数最先进的印刷电池技术都基于锂离子或初级（不可充电）电池，这些电池可能会受到可持续性和安全问题的影响。
由于石墨烯的特殊性能，我们开发了印刷石墨烯超级电容器，使用水性和中性电解质，容量为0.1 mAh.cm-2（5-50°C），高循环稳定性（> 10000），抑制自放电，低厚度（<1毫米），重量轻（3.0± 0.2 g）且半柔性。印刷的超级电容器不易燃，也没有危险成分。
问：GRAPES项目对我们来说非常有趣，因为它结合了两种令人兴奋的技术，钙钛矿和石墨烯。当前状态如何？你认为这项技术商业化的途径吗？
最佳电气性能和环境稳定性是石墨烯和衍生材料的关键品质，这使得它们有望提高电力性能和解决钙钛矿太阳能电池（PSC）的稳定性问题。作为GRAPES项目的一部分，研究人员正在其设备的电子传输层（ETL）中使用石墨烯来提高钙钛矿的晶体质量，从而随着时间的推移提高稳定性。这些令人鼓舞的结果为钙钛矿太阳能电池的未来商业化铺平了道路。
问：低压断路器也很有趣——你能再次分享更多关于石墨烯类型及其效果的信息吗？这些设备离商业电网的实际部署有多近？
石墨烯以金属-石墨烯复合涂层的形式用于修改LV断路器机械驱动系统的组件。石墨烯基涂料提供自润滑，从而消除了对有问题的润滑脂润滑的需求。机械驱动系统控制断路器触点的打开和关闭操作，这些触点需要立即（毫秒内）和快速（高达10米/秒）。
石墨烯的作用在金属-石墨烯复合材料中，主要是为了提供低摩擦（润滑）、机械鲁棒性（低磨损）和抗氧化性（环境稳定性）。使用的石墨烯类型是专有信息。它专为基于电镀的大规模生产工艺而设计，在项目中开发，用于在断路器组件上生产金属-石墨烯复合涂层。在春季，计划进行全面的原型测试，如果成功，将开展与供应链、大规模生产、营销、知识产权和其他业务相关行动相关的进一步产品化活动。因此，很难说预计何时会推出市场，但预计几年后就会推出。
有关CircuitBreakers项目的更多详细信息，请参阅此处：石墨烯应用程序：断路器|石墨烯旗舰。
问：现在我们来看看查默斯理工大学物理学教授兼Graphene Flagship主任Jari Kinaret。您如何看待石墨烯在欧洲能源危机和气候倡议中发挥有意义的作用？
石墨烯具有出色的性能，使其成为用于各种高冲击力、可持续应用的有吸引力的材料。鉴于欧洲持续的能源危机，加上欧盟致力于应对气候变化和环境退化——例如欧洲绿色协议——探索石墨烯的潜力并利用其应用比以往任何时候都更加重要。
石墨烯如何在欧洲能源部门和实现其可持续性目标方面发挥有意义的作用的一些关键例子包括：
- 它可用于制造寿命更长的电池。用于汽车应用的石墨烯高能电池（GrEEnBat）项目旨在通过在锂离子电池（LIB）中使用硅石墨烯复合阳极，为汽车应用创建一个工作电池模块，并显示出一些有希望的结果。它旨在创造更具成本效益的电池，具有更长的充电周期、更长的寿命、更快的充电和更高的能量密度。
- 它可用于制造效率更高的太阳能电池板。GRAPES项目致力于将硅太阳能电池与钙钛矿太阳能电池相结合，正在为低成本、高效的光伏能源铺平道路，超过硅基电池的极限。
问：石墨烯多年来一直是一个巨大的承诺，你如何看待石墨烯研究的最新水平？重点涉及哪些举措和领域？
让石墨烯兴奋的部分原因是，它具有广泛的应用，有可能对从健康到运输、卫生到能源等部门产生积极影响。有些举措比其他举措走得更远，然而，它们之所以团结一致，因为它们有很多希望。在石墨烯的背景下，还有很多东西需要探索。
目前关注的一个领域是基于石墨烯广告相关材料的电子和光子设备的可制造性。我们的2D实验试验线（2D-EPL）于2022年推出了两个多项目晶圆运行，使客户能够在实验室式开发设施之外测试设备制造。我们预计这项研究将生产最高质量的2D材料基300毫米晶圆，用于光电子器件。
问：Graphene Flagship是世界领先的石墨烯项目，将于2023年结束。这肯定是激动人心的10年。当你回头看时，你能总结一下到目前为止的工作吗？
这无疑是令人兴奋和富有成效的10年——我们工作的多样性可能使我们很难在公正的同时简洁地抓住它。
在试图总结我们的工作时，我要强调旗舰作为一个社区的力量。事实上，Graphene Flagship已经展示了欧洲合作的力量，它汇集了来自欧洲各地的大约170个组织，为实现共同目标并肩工作。多年来，该财团已经从主要由学术合作伙伴组成的集合发展成为现在在商业合作伙伴与学术和研究机构之间平均分配的集合。这种合作使我们能够应对任何国家或组织都无法独立应对的挑战。我们的工作范围涵盖各个部门，包括航空航天、汽车、卫生、能源和可持续性。我们还出版了近5000种出版物，引用了20多万次——这让我们了解了我们研究的广泛范围。
问：你认为Graphene Flagship公司最大的成功之处是什么？你也可以分享一些失败吗？
关于Graphene Flagship的缺点，我有时确实希望我们在针对公众的外联活动方面进一步投资。石墨烯研究可能很复杂，并不总是容易理解，许多最初的应用不是直接的，但许多人对我们做什么感到好奇。虽然我们的许多研究不言自明，但接触更广泛的受众并与他们有效沟通并与他们建立联系总是好的。
Graphene Flagship公司最大的成功之一是我们对全球石墨烯研究和广泛行业的影响，由于我们在石墨烯和石墨烯相关材料方面的工作，这些行业现在可以追求更有效和可持续的技术。我们的先锋项目值得强调：这些是行业主导的举措，旨在提高石墨烯技术的技术准备水平，它们正在影响电池制造、滤水器开发、高光谱成像、太阳能等领域。Graphene Flagship还为各种成功的初创企业和衍生企业提供了一个起点。
在这方面：Graphene Flagship的一个重大成功是，我们建立了一个社区，在那里，学术和工业合作伙伴共同努力，将石墨烯和相关材料从学术实验室带到社会。这需要随着时间的推移建立的相互信任，以及完整的价值链和具有足够冗余的整体生态系统，以便合作伙伴敢于投资于全新的技术。
Graphene Flagship的进一步成功并不总是突出，那就是我们在多大程度上投资了——并继续投资于年轻科学家和各种背景的人。我们具有里程碑意义的年度活动，如石墨烯周和石墨烯研究，为年轻科学家提供了宝贵的机会，向成熟的研究人员学习，并建立友谊和网络，使他们在整个职业生涯中受益。我们还开展了一个导师计划和活动，旨在鼓励和培训早期职业研究人员。促进下一代科学家和多样化下一代科学家的发展，一直是旗舰公司所有工作的核心。我为此感到非常自豪。
问：您从欧洲第一个Graphene Flagship项目中的主要收获是什么？
一个关键的收获是，Graphene Flagship漫长的10年时间框架是其项目成功的重要组成部分。我们这些在项目内部工作的人以及欧盟委员会等外部评估人员都承认了这一事实。漫长的时间框架使合作伙伴能够发展必要的信任，以确保跨学术界和行业的富有成效的工作关系，并有可能通过基础研究阶段将想法带到应用研究和商业化。从这个意义上讲，该项目的寿命甚至比其庞大的预算更重要。事实上，旗舰已经证明，长期研究项目具有更大的进展和影响的潜力。
另一个关键的收获是，这项研究是一项全球活动，不尊重也不应该尊重政治或地理边界。通过共同努力，我们可以取得比孤立地取得更多成就。
问：在Graphene Flagship关闭后的几年里，你如何看待欧洲的石墨烯社区？紧张的研究会继续吗？
首先，Graphene Flagship不会在2023年关闭：其许多活动将在地平线欧洲下继续进行，尽管组织形式不同。欧盟委员会最近关闭了第一套Graphene: Europe in the Lead电话会议，并提交了约60个项目提案，这表明该领域仍在扩大。目前正在讨论如何将旗舰活动持续到大约2026年以后。
关于更广泛地继续研究，欧洲石墨烯社区现已建立并处于世界领先地位，这意味着我们正在为石墨烯和相关材料的研究和商业化所做的重要工作将继续进行。我还坚信，由于石墨烯在可持续应用中的潜力，对我们工作的兴趣和投资将持续到未来。
问：您如何看待欧洲未来在石墨烯行业中的作用？
我们在欧洲很幸运，很早就投资了石墨烯研究，并培养了学术界和工业之间的联系——这在很大程度上要归功于Graphene Flagship的工作——这意味着我们的石墨烯行业的基础已经牢固和完善。事实上，在欧盟委员会、各个欧洲国家和私营部门的投资下，欧洲在这一领域处于有利地位。此外，我们看到应用范围正在增长，越来越多的公司正在投资石墨烯相关活动。我预计欧洲将继续在这个行业中发挥先锋作用。
问：石墨烯未来将产生有意义影响的领域在哪里？
这在某种程度上取决于一个人的时间框架。在不久的将来，复合材料和能源相关应用可能会占主导地位，但从稍长远来看，卫生部门和IT领域的应用预计将强劲出现。这种差异主要来自在可重现性和工艺兼容性方面的不同制造要求，但也来自监管流程。
感谢Kinaret教授，并感谢所有旗舰个人和研究人员！
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