2016 年,,石墨烯每公斤售價可望降至 200 美元以下,,將使市場接受度大增,加速在智慧手機(jī)散熱膜,、抗腐蝕涂料,、電池等應(yīng)用大量商用化進(jìn)程,。
“預(yù)期 2016 年石墨烯每公斤價格可降到 200 至 150 美元,?!盇ngstron Materials Inc.(簡稱 AMI)創(chuàng)辦人暨執(zhí)行長張博增接受本刊專訪時,明確指出石墨烯將達(dá)市場可接受的價位,,且邁入大量商用化階段。
2014 年,,全球首款內(nèi)建石墨烯散熱膜的南韓品牌智慧手機(jī)問世,,就是采用 AMI 投產(chǎn)的石墨烯。這家南韓手機(jī)品牌大廠,計劃等到石墨烯每公斤價格從 2015 年 250 至 300 美元,,于 2016 年調(diào)降到 200 至 150 美元之后,,開始于產(chǎn)品線大量導(dǎo)入石墨烯散熱膜。
售價驟降 手機(jī)導(dǎo)熱材料率先導(dǎo)入
“等到石墨烯每公斤的價格下降至 200 美元以下,,石墨烯首款大量商用化的應(yīng)用就是手機(jī)導(dǎo)熱材料,。”張博增透露,,手機(jī)運(yùn)算效能愈來愈高,,對散熱需求也與日俱增;所以單價降至市場可接受的范圍之后,,就會愈來愈普及,。由于石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)是目前人類已知材料中最高的,所以逐漸被使用在導(dǎo)熱或散熱的領(lǐng)域,;加上智慧手機(jī)愈做愈薄,,原本傳統(tǒng)智慧手機(jī)散熱膜采用的涂料厚度是 24 微米,用石墨烯可能只有 5 微米,;也就是說,,未來智慧手機(jī)設(shè)計要更輕薄,關(guān)鍵非石墨烯莫屬,。
瞄準(zhǔn)石墨烯材料的特性,,未來在智慧手機(jī)散熱膜、鋰電池,、半導(dǎo)體等應(yīng)用的龐大商機(jī),,三星、樂金,、Google,、IBM、華為等國際科技大廠,,早都砸下重金投入石墨烯技術(shù)研發(fā),;同時也在產(chǎn)品線內(nèi)大量應(yīng)用石墨烯散熱膜,將之安裝在手機(jī)內(nèi)部的電路板,,幫助處理器散熱,,導(dǎo)熱到外面的機(jī)殼。
2015 年 10 月,,華為宣布與英國曼徹斯特大學(xué)合作研究石墨烯應(yīng)用,。華為創(chuàng)辦人任正非指出,現(xiàn)在矽的制程極限是 7 奈米,,已接近臨界點,,未來 10 至 20 年內(nèi)將爆發(fā)一場技術(shù)革命,未來最大的顛覆事件,就是石墨烯取代矽的時代來臨,。
石墨烯材料的獨(dú)特性,,也讓美國、中國,、南韓,、日本、馬來西亞及歐盟紛紛挹注龐大資金展開相關(guān)研究與技術(shù)布局,,其中,,中國《新材料產(chǎn)業(yè)十二五發(fā)展規(guī)畫》中,已將石墨烯做為前線新材料重點發(fā)展之一,;并在 2015 年底將石墨烯納入《新材料產(chǎn)業(yè)十三五發(fā)展規(guī)畫》中,。
過去,盡管有那么多科技大廠,、甚至各國政府傾力發(fā)展之下,,全球多達(dá)數(shù)千項的石墨烯專利,卻不見石墨烯材料大量商用化,,正是因為價格過于昂貴,。
“2、3 年前,,單層石墨烯 1 公克就要價 250 美元,,要拿樣品給終端應(yīng)用的系統(tǒng)廠商測試,都是一件很困難的事情,?!卑簿婵萍级麻L吳以舜回憶當(dāng)初推廣石墨烯吃閉門羹的窘境。
石墨烯供應(yīng)商都明白一個殘酷的事實,,石墨烯要大量普及,,單價必須市場能接受。
在張博增及其管理團(tuán)隊戮力之下,,全球員工數(shù)不到 30 人的公司——AMI,,可望搶先在 2016 年,率先讓石墨烯達(dá)到每公斤低于 200 美元的目標(biāo),。
考量氧化石墨烯的廢料有環(huán)境污染問題,,需要專業(yè)化工廠共同克服;另一方面,,也希望石墨烯供應(yīng)鏈成形,,張博增先于 2012 年回到桃園設(shè)立后段工廠,這家工廠 2013 年成為全球首家獲得 ISO 9001 認(rèn)證的石墨烯工廠,,后來又找上位于臺中的化工廠合作,,移轉(zhuǎn) AMI 技術(shù),,由這家化工廠協(xié)助前段氧化石墨烯制程代工,。
有了盟友加入,,AMI 無論量產(chǎn)與降低成本的進(jìn)度,都比預(yù)期大幅超前,,并在 2014 年接獲來自智慧手機(jī)散熱膜,、輪胎與腳踏車的復(fù)合材料、抗腐蝕涂料等不同下游應(yīng)用廠商的訂單,。
隨著石墨烯價格下探,,也將延伸至更多元化應(yīng)用。張博增認(rèn)為,,等到石墨烯每公斤降至 150 美元,,在抗腐蝕涂料的市場接受度將大增;若降至每公斤 120 美元,,則可能提高在超級電容的市場能見度,;至每公斤 100 美元時,將有助擴(kuò)大在電子元件的市場滲透率,。
但現(xiàn)階段要能進(jìn)一步擴(kuò)大石墨烯應(yīng)用,,配方、表面改質(zhì)(例如制作成片狀,、卷曲或一朵花的形狀)將成關(guān)鍵,。
“沒辦法做表面改質(zhì),客戶用不上,?!眳且运磸?qiáng)調(diào),每種類型應(yīng)用對于石墨烯的層數(shù)或片狀,、卷曲要求不同,,要讓石墨烯的配方、表面改質(zhì)到適合不同應(yīng)用,,這里面就很多學(xué)問,,也是很多石墨烯廠商申請專利的重點之一。
應(yīng)用遍地開花 個別企業(yè)很難通吃市場
因為石墨烯是粉末,,很細(xì),、很輕,密度非常低,,甚至可以飄起來,。吳以舜舉例,要把石墨烯混到不同異質(zhì)產(chǎn)品里,,要放多少,?如何放,?實驗階段面臨很大挑戰(zhàn)。
安炬科技開發(fā)的石墨烯噴漆,,已成功應(yīng)用于發(fā)光二極體(LED)燈具背后的鋁制散熱鰭片,。吳以舜舉例,現(xiàn)在噴漆也是石墨烯愈來愈常見的應(yīng)用,,噴到 LED 燈具背后的鋁制散熱鰭片,,可提高燈具均勻?qū)岬男Ч,!霸阡X制的散熱鰭片上,,噴上石墨烯材料,可提高導(dǎo)熱效果 8 至 15%,?!?/p>
但噴漆是否可以很好的附著在物體上面,并不是單純把石墨烯摻到漆里就可以,,這與配方與表面改質(zhì)都有關(guān)系,。“每一種應(yīng)用就是需要完全不同的配方,,能不能很容易的改質(zhì),,與石墨烯廠商對于石墨烯材料及特性的掌握度息息相關(guān)?!眳且运凑f,。
也因此,石墨烯供應(yīng)商必須嘗試與不同的下游應(yīng)用廠商,,合作調(diào)配石墨烯的配方,,這樣才能讓下游應(yīng)用廠商直接使用。例如 AMI 正與臺灣輪胎與腳踏車的復(fù)合材料,、抗腐蝕涂料等應(yīng)用廠商,,一起開發(fā)產(chǎn)品。
石墨烯擁有諸多獨(dú)特特性,,未來應(yīng)用在不同領(lǐng)域,,將有更多想像空間。例如石墨烯是導(dǎo)電最好的材料,,抽成絲在外面包一個聚氯乙烯(PVC),,就變成電線,屆時,,傳統(tǒng)電線都可被換掉,。
采用石墨烯材料制作成的電線,體重不到傳統(tǒng)銅線的十分之一,,又輕又堅韌不會斷,。只要價格再接近銅價,,將是很好的應(yīng)用?!叭蚴褂玫碾娋€量,,你可以想想這是上兆美元以上的產(chǎn)業(yè)?!眳且运垂浪阒?。
現(xiàn)在美國一家 3D 列印上市公司也和安炬科技技術(shù)合作,利用石墨烯材料制成的膠來做印刷,,這種膠可列印出電線。另外,,“將來戰(zhàn)機(jī)里面的電線如果用石墨烯,,飛機(jī)重量就少 10%,那飛機(jī)就能多載一顆飛彈了,,這都是想像,。”吳以舜笑著說,。
看好石墨烯在電池領(lǐng)域的前景,,張博增計劃成立專門做石墨烯材料的電池公司 EnerG Nano,目前正在募資,。
而南韓樂金化學(xué)準(zhǔn)備在中國投資建置一條石墨烯電池生產(chǎn)線,;西班牙石墨烯制造商 Graphenano 與西班牙科爾瓦多大學(xué)合作研發(fā)首例石墨烯聚合材料電池,電力儲存量將是目前市場上最好電池產(chǎn)品的 3 倍,,安裝在電動車上最多能行駛 1,000 公里,,且充電時間不到 8 分鐘。
但盡管科技大廠擁有龐大資源,,吳以舜,、張博增都不認(rèn)為這代表這些科技大廠,就有機(jī)會可以在石墨烯商用化捷足先登,。
“牽涉到技術(shù)的東西,,不是哪家公司想主導(dǎo)就能夠主導(dǎo),因為并不是有錢就可以,?!蓖度胙邪l(fā)長達(dá) 8 年以上、也擁有 80 項石墨烯專利的吳以舜話說得很直白,,況且每家科技大廠涉足的應(yīng)用領(lǐng)域不同,、策略不同,很難通吃市場,,因為石墨烯市場實在太大了,。
但可以預(yù)期的是,,更多業(yè)者跨入研發(fā)石墨烯之后,勢必加速石墨烯的應(yīng)用商用化,,不久的未來將會大大改變?nèi)祟惖娜粘I睢?/p>