院士专家共话碳基材料与柔性电子应用前景与产业化道路—— 产学研合作共同打造“重庆碳谷”

柔性电子产业的发展状况如何?石墨烯发展还面临哪些挑战?如何更好地推动重庆石墨烯产业发展?……2月25日，第二届中国(重庆)石墨烯产业发展高峰论坛在西部(重庆)科学城举行，来自全国各地高校、科研机构的院士专家以及企业界代表聚焦“碳基材料与柔性电子应用前景与产业化道路”展开了交流探讨。

▲论坛现场。记者 张亦筑 摄

瞄准产业链条的“两端”加强研发创新和品牌塑造

“当前，新科技革命与产业变革正蓄势待发，未来将是‘碳基材料+光电过程’的时代，催生出柔性电子和柔性电子产业，改变人类的生产方式、生活方式、思维方式。”中国科学院院士黄维以《未来产业：柔性电子——厚植根部技术，打造中国碳谷》为题作了分享。

他表示，柔性电子是将物理学、化学、材料科学与工程、力学、光学工程、生物学、生物医学工程、基础医学等学科高度交叉融合的颠覆性科学技术，为新一代信息科技革命和智能制造时代的发展提供了全新机遇，具有广阔的应用前景，“柔性电子的市场规模正在迅速扩张。有机构预测，到2028年全球柔性电子产业规模将达到3010亿美元，处于长期高速增长态势。”

▲论坛现场。记者 张亦筑 摄

黄维介绍，近年来，我国把与柔性电子息息相关的新一代信息产业、先进材料、生物技术、再生能源等列入了战略新兴产业，柔性电子研究成果正在转化为引领我国信息科技变革发展的颠覆式创新力量。

“我国柔性电子产业起步早，有良好的基础，特别是近年来发展迅猛，但仍然面临挑战，亟待建设创新平台。”他认为，抓住柔性电子的黄金发展期，我国应瞄准柔性电子产业链条的“两端”，加强研发创新和品牌塑造，获取更高的附加值。

在他看来，“人才支撑”是做强柔性电子产业的关键，“研发聚焦”是做强柔性电子技术的基础，“战略先导”是做强柔性电子的政策支持，“企业为王”是做强柔性电子产业的核心。只有抓好以上四个重点，才能实现柔性电子产业的引领发展。

石墨烯要真正实现广泛应用还有很长的路要走

“石墨烯作为一种由碳原子构成的单层二维材料，具有很多优良的物理和化学性质，在很多领域都有很好的应用前景。”美国医学与生物工程院院士、欧洲科学院院士李长明说，比如单电子晶体管、柔性晶体管、储氢材料、超高灵敏度传感器、有机太阳能电池用材料、锂电池等负极材料、超级电容器电极材料等，都能用到石墨烯。

不过，他也坦言，石墨烯产业发展多年，仍面临不少瓶颈。比如石墨烯用于制造集成电路，目前制备方面的问题还比较多，距离应用还非常遥远；石墨烯的生产成本还需要大幅度降低；石墨烯深度和广度的应用，还需要进一步解决大量科学和工程问题。

“石墨烯要真正实现广泛应用，还有很长的路要走。就目前来说，我们要去寻找到最适合石墨烯应用的领域，并加快技术突破。”李长明表示。

他介绍，近年来，他带领团队在清洁能源、智能传感等领域进行了诸多探索。比如太阳能电池、锂电池，采用石墨烯复合电极，可以极大地帮助电池提高能量转换效率，“我们通过表面修饰生长独特的石墨烯材料，制成石墨烯纳米锂离子电池，目前正在与企业合作推动产业化。”

此外，在智能传感领域，他们还在开展石墨烯/生物复合智能仿生智能传感、石墨烯柔性织物智能仿生传感、石墨烯药物传感、仿生酶智能生物传感等研究。在他看来，智能传感与可穿戴设备需要用到柔性电极，石墨烯将有重大应用。

重庆正加快石墨烯技术攻关和产业链下游应用探索示范

“重庆是国内较早开展石墨烯材料研究、生产及应用产业化的地区之一，对石墨烯产业发展高度重视。”重庆石墨烯研究院有限公司总经理王炜介绍，《重庆市战略性新兴产业发展“十四五”规划(2021—2025年)》提出，要加快气凝胶、石墨烯等前沿新材料产业化、工程化步伐。

他表示，目前，重庆拥有中国科学院重庆绿色智能技术研究院、重庆大学、西南大学、重庆诺奖二维材料研究院、重庆石墨烯研究院等从事石墨烯研究的高校和科研机构，以及墨希科技、华碳新材料、启越涌阳等50多家石墨烯应用企业。

从全国来看，他认为，目前正处在石墨烯大规模应用的暴发前期，各地都在开展关键技术攻关，以及产业链下游应用的探索示范。有机构统计，全国石墨烯产业规模在220亿元左右。

“目前，重庆正围绕石墨烯在新能源、大健康、环境监测等领域加快技术攻关和产业链下游应用探索示范，并孵化出一些代表性的企业。”王炜表示，当然，重庆石墨烯产业规模还相对较小，更需要从事石墨烯研究、制造和应用的高校、科研机构、企业等各方力量加强产学研合作，共同把产业做大做强，在全国的石墨烯产业版图中占据更加重要的一席之地。

据介绍，重庆石墨烯研究院不仅是重庆市新型高端研发机构，还获批建设重庆市石墨烯制造业创新中心，并牵头组建了重庆市石墨烯产业技术创新联盟。

“碳基材料的应用越来越广泛，我们希望不仅是石墨烯，而是把整个碳基材料领域的力量都团结起来，开展关键技术突破和产业化大规模推广，共同打造‘重庆碳谷’，推动重庆碳基材料产业高质量发展。”王炜表示。