研究透视：欧盟石墨烯旗舰计划 | Nature Materials编辑语

经过十年的紧张活动，石墨烯旗舰计划在欧洲建立了新兴的石墨烯产业，但石墨烯产品的主流商业化受到有限的市场准备和行业接受度的阻碍。

（小注：石墨烯旗舰计划是欧盟委员会的未来和新兴技术旗舰计划。该项目预算为10亿欧元，代表着一种前所未有的联合协调研究新形式，形成了欧洲有史以来最大的研究计划。石墨烯旗舰计划的主要任务，是将学术和工业研究人员聚集在一起，在10年内，将石墨烯从学术实验室领域带入欧洲社会，从而创造经济增长，新的就业机会和新的机会。该项核心联盟由22个国家的约170个学术和工业研究小组组成，并由瑞典哥德堡查尔姆斯理工大学统筹协调。译自欧盟委员会官网）

凭借10亿欧元的预算，从2013年秋至今的10年时间里，石墨烯旗舰计划迈出了第一步。它的目标十分明确：将早期发现转化为新产品和技术，并利用欧洲的专业知识，通过新兴石墨烯技术创造就业机会。它的商业目标不仅是由石墨烯的特性支持的愿望，而是近十年来许多有前途的原型，如柔性触摸屏，光伏电池和水过滤膜的展示，以及研究出版物展示了石墨烯在光电器件，电池或生物技术方面的潜力。该计划的重点扩展到了石墨烯以外；一系列具有不同性质的原子薄二维（2D）材料正在兴起，这些材料可以逐层堆叠，形成具有可调功能的异质结构。由于石墨烯在多样化和及时的应用中具有巨大潜力，旗舰计划认为是时候将石墨烯技术从实验室带到聚光灯下了。

但最初也引来了批判。首先，与人脑项目一起启动的石墨烯旗舰计划是两个最初的大规模未来和新兴技术计划之一，许多人质疑将研究资金集中在此类大型项目上是否是利用欧洲研究成果的最佳策略。其次，由于石墨烯技术缺乏明确、独特的“杀手级应用”，旗舰产品的投资回报潜力受到质疑。为了兑现旗舰产品的承诺，石墨烯技术需要克服关键的技术挑战，例如扩大生产规模、大幅降低生产成本，同时保持最高的材料质量。在电子和光子工业中，这是石墨烯器件基本的最低准入要求领域，用以代替传统半导体。例如，取代氧化铟锡作为触摸屏，以及可穿戴电子产品上的透明导电电极，甚至取代或增强半导体行业中的硅芯片。

十年过去了，今年年末石墨烯旗舰计划也将结束。在《Nature Materials》的问答中，石墨烯旗舰计划主任 Jari Kinaret 讨论了该联盟的成就，并展望了欧洲未来的石墨烯研究计划。石墨烯旗舰在确保行业参与方面取得了成功，该联盟中有约50%的公司构成，旗舰公司本身也推出了17家新公司和100多种石墨烯相关产品。为提高可扩展性、可重复性和材料质量而做出的具体努力，例如 2021 年启动 2D 实验中试线，在将电子和光子设备带出实验室方面取得了切实进展。Kinaret 进一步概述了欧盟委员会将如何继续支持在“地平线欧洲”计划下旗舰内发起的活动。

然而，尽管取得了进展，石墨烯尚未在消费市场上产生影响。杀手级应用程序尚未确定，并且随着时间的推移，人们对一些最初有希望的应用程序的兴趣已经减弱。此外，即使可靠的石墨烯应用似乎已经为消费市场做好了准备，并且似乎能够超越竞争技术，相关最终用途市场的采用仍然是传闻，其社会影响可以忽略不计。全球石墨烯市场容量虽然稳步增长，但一直处于早期预测的较低范围内。令人乐观的是，在亚太地区的推动下，未来十年市场增长预计将加快，但全球石墨烯行业仍然严重依赖公共和私人资金，企业难以盈利。最近宣布的欧洲芯片法案和英国国家半导体战略将考虑采用石墨烯替代传统半导体 2D 材料，但很难想象 2D 材料在不久的将来会对半导体行业产生除了少数利基应用之外的影响。

石墨烯旗舰计划成功地为欧洲石墨烯产业奠定了基础。空客公司和汉莎航空等公司合作开发基于石墨烯的空气过滤系统等成功案例让人们一睹石墨烯的商业化潜力，而 Inbrain 等初创公司则开发基于石墨烯的大脑植入物来治疗患有神经元疾病的患者，这些——表明石墨烯技术的进一步前景。然而，石墨烯技术在中短期内对社会进步可能产生的作用和影响规模仍不清楚。尽管如此，欧盟委员会的持续支持和研究实验室的基础研究都在不断提醒人们充分利用二维材料特性的令人兴奋的前景。

参考文献

1. Nat. Mater. 12, 277 (2013).

2. Graphene Flagship One Year On: Annual Report 2013–2014 (Graphene Flagship, 2014); https://go.nature.com/42NWI6t

3. Nat. Mater. 20, 573 (2021).

4. Amit, N., Rutuja, D. & Eswara, P. Graphene Market Outlook: 2020–2027 (Allied Market Research, 2021); https://go.nature.com/446dFKp

5. European Chips Act (European Commission, 2023); https://go.nature.com/3PpMdTX

6. New £1 billion strategy for UK’s semiconductor sector (UK government, 2023); https://go.nature.com/3Pf0x1m

文献链接

https://www.nature.com/articles/s41563-023-01608-y

https://doi.org/10.1038/s41563-023-01608-y

本文译自Nature。