01
澎湃新聞:目前這個行業(yè)最前沿技術(shù)達(dá)到什么程度?中國發(fā)展程度如何,?
肖勁松:從整個全球來看,,石墨烯屬于從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化的過渡階段,,還沒有真正實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。相對而言,,中國石墨烯產(chǎn)業(yè)化方面走在世界前列,,國外大都現(xiàn)在還處于研發(fā)階段。
國內(nèi)外發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展走的兩種不同路徑,。
國外并不是從石墨直接制備,,主要還是用含碳的一些氣體,如甲烷等氣體來進(jìn)行制備薄膜,。制備的石墨烯膜更多應(yīng)用在電子信息領(lǐng)域,。歐美日走的是這個路徑。
中國石墨資源豐富,。這一優(yōu)勢讓中國制備石墨烯膜的路徑也與歐美不同,。利用石墨制備石墨烯,然后添加到其他材料之中,,生產(chǎn)復(fù)合材料,,這是中國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)路徑。目前中國石墨烯應(yīng)用多在醫(yī)療健康,、熱管理,、新能源等領(lǐng)域,。由于中國電子信息發(fā)展也是起步,所以高端石墨烯膜制備和應(yīng)用尚處于研發(fā)階段,。
從石墨烯技術(shù)發(fā)展來看,,中國也較為領(lǐng)先。中國石墨烯專利技術(shù)占了全球百分之六七十,,位居全球第一,。
前兩年國內(nèi)涌現(xiàn)出了石墨烯熱,現(xiàn)在已經(jīng)漸趨理性,。無論投資界,、研發(fā)領(lǐng)域還是產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域,大家都認(rèn)識到新材料的發(fā)展周期比較長,,不是短期內(nèi)就能見效的,。大浪淘沙之后,很多人退出,,還有很多人堅持了下來,。
中國科學(xué)院大學(xué)聯(lián)合大連理工大學(xué),在高質(zhì)量,、大面積,、單層石墨烯的可控合成及其生長激勵研究方面取得重要進(jìn)展,實現(xiàn)了大面積高質(zhì)量單層石墨烯的生長,。廈門大學(xué)與英國蘭卡斯特大學(xué)合作,,在基于石墨烯電極的單分子器件方面取得重要研究進(jìn)展,對后續(xù)進(jìn)一步研究和設(shè)計功能多樣的單分子電子器件具有重要的參考價值,;中科院金屬所與倫敦大學(xué)合作,,設(shè)立了基于石墨烯薄膜的全固態(tài)柔性電化學(xué)電容器,不僅保證了整個器件的柔性,,還進(jìn)一步發(fā)展了智能器件,。此外,在石墨烯單晶晶圓制備,、高品質(zhì)石墨烯散熱膜等領(lǐng)域也取得多項突破,。
02
澎湃新聞:中國短板在哪里?
肖勁松:目前,,中國和西方制備技術(shù)都差不多,。關(guān)鍵是下游應(yīng)用,薄膜制成了以后怎么應(yīng)用,。這方面的差距比較大,。
歐洲、美國,、日本電子信息比較發(fā)達(dá),,所以石墨烯在這個領(lǐng)域能夠很快應(yīng)用,。中國電子信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)比較薄弱,,石墨烯在這一領(lǐng)域的應(yīng)用也較少,。中國市場上涌現(xiàn)的石墨烯產(chǎn)品,在醫(yī)療,、健康領(lǐng)域比較多,,但是目前的這些應(yīng)用并不能真正體現(xiàn)石墨烯高性能特點。石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍然有許多難題,。
一是關(guān)鍵技術(shù)未突破,,制約下游大規(guī)模應(yīng)用。
經(jīng)過多年自主研發(fā),,石墨烯在規(guī)?;a(chǎn)技術(shù)、工藝裝備等方面均取得重大進(jìn)展,,但低成本規(guī)?;苽浼夹g(shù)、下游應(yīng)用技術(shù),、綠色制備技術(shù)等方面仍存在技術(shù)瓶頸,。目前雖然國內(nèi)石墨烯粉體及薄膜材料都已經(jīng)建成生產(chǎn)線,并基本實現(xiàn)量產(chǎn),,但產(chǎn)品普遍存在尺寸和層數(shù)不均勻,、質(zhì)量不穩(wěn)定等問題,難以滿足大規(guī)模工業(yè)化量產(chǎn)的需求,。
從應(yīng)用場景看,,目前石墨烯主要以添加劑的形式加入基體材料以提升相關(guān)性能,但結(jié)構(gòu)完整的石墨烯表面不含有任何基團,,與其它介質(zhì)的相互作用較弱,,很難與其它有機或無機材料實現(xiàn)均勻復(fù)合。因此,,如何在保證石墨烯結(jié)構(gòu)完整的情況下,,提高其與基體材料間的相容性、均勻分散性仍然成為制約石墨烯下游大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵問題,。
二是以材料生產(chǎn)企業(yè)為主導(dǎo),,下游應(yīng)用企業(yè)參與度偏低。
石墨烯作為一種新材料,,只有實現(xiàn)大規(guī)模成功應(yīng)用才能真正體現(xiàn)其價值,。因此產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須以應(yīng)用為牽引,重視下游應(yīng)用企業(yè)參與,。但目前中國石墨烯參與發(fā)展以科研院所和石墨烯生產(chǎn)企業(yè)為主,,受制于部分關(guān)鍵技術(shù)未突破,、生產(chǎn)成本高、應(yīng)用效果不確定等因素,,下游應(yīng)用企業(yè)普遍呈觀望態(tài)度,,參與度偏低。反觀美,、日,、韓等國家,則均有一批應(yīng)用領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)參與石墨烯研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化,,如美國的IBM,、波音,日本的松下,、韓國的三星等,,從應(yīng)用需求入手,推動本國石墨烯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,。
三是標(biāo)準(zhǔn),、檢測體系不完善,產(chǎn)品魚龍混雜,。
目前中國石墨烯標(biāo)準(zhǔn)化方面雖然取得了一定進(jìn)展,,但是在下游具體應(yīng)用產(chǎn)品、檢測標(biāo)準(zhǔn),、使用標(biāo)準(zhǔn)等方面仍是空白,。從上游材料制備來看,石墨烯材料有粉體,、微片,、漿料、薄膜等多種類別,,由于缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),,市場上每種材料品種差異較大、等級規(guī)格各異,、命名規(guī)則不一,。由于沒有明確的標(biāo)準(zhǔn),目前對石墨烯產(chǎn)品的檢測報告多以材料性能的客觀描述為主,,再加上不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)κ┎牧系男阅芤笠膊煌?,所以沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來區(qū)分材料質(zhì)量的好壞,且目前的檢測手段僅僅對來樣原料當(dāng)時的狀態(tài)負(fù)責(zé),,造成市場上各說各話,,產(chǎn)品魚龍混雜。
03
澎湃新聞:中國未來的努力方向有哪些?
肖勁松:第一要繼續(xù)發(fā)揮中國的資源優(yōu)勢,。中國石墨烯資源比較豐富,。目前利用石墨制備的石墨烯,基本上能滿足現(xiàn)有的石墨烯應(yīng)用產(chǎn)品和應(yīng)用領(lǐng)域,,但是未來還是要發(fā)揮我們的資源優(yōu)勢,,做一些高端產(chǎn)品,這就需要下大力氣做好高品質(zhì)石墨烯材料,。
第二要與電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展主動結(jié)合起來,。從國家層面來說,,更應(yīng)該鼓勵石墨烯在電子信息領(lǐng)域的應(yīng)用和石墨烯殺手锏級的應(yīng)用,。國內(nèi)現(xiàn)在也在這方面做很多探索,軍工領(lǐng)域和民用領(lǐng)域都有,,例如北京石墨烯研究院在研發(fā)的石墨烯玻璃,,中科院半導(dǎo)體所在石墨烯器件方面的研究等。
柔性電致方面,,除了智能手機外,,5G基站、服務(wù)器,、筆記本電腦等許多領(lǐng)域的關(guān)鍵材料,,在兼顧導(dǎo)熱性能和成本的同時,對石墨烯的導(dǎo)熱需求也越來越多,。這是未來的一個方向,。華為發(fā)布的國內(nèi)首款5G平板MatePadPro5G搭載了超厚3D石墨烯散熱技術(shù),并在上半年投資了常州富烯科技(主導(dǎo)產(chǎn)品為石墨烯導(dǎo)熱膜,、石墨烯導(dǎo)熱片等),,布局石墨烯散熱技術(shù),在一定程度上引領(lǐng)了電子設(shè)備散熱市場的發(fā)展趨勢,。隨著華為,、小米等頭部企業(yè)持續(xù)加碼石墨烯導(dǎo)熱膜的投資與應(yīng)用,必將帶動其他廠商也加速在石墨烯散熱材料,、散熱組件等領(lǐng)域的布局,。
04
澎湃新聞:未來需要克服哪些困難?
肖勁松:石墨烯材料是一個相對比較高端的產(chǎn)品,。目前制膜技術(shù)都差不多,,關(guān)鍵是大規(guī)模做出來。雖然在實驗室研發(fā)取得了一些進(jìn)展,,但是石墨烯應(yīng)用時的穩(wěn)定性等問題還需要去克服,。
技術(shù)方面。首先要制好材料,。不管是膜材料,,還是用石墨來做的粉體類材料,。將這些基礎(chǔ)材料做好最關(guān)鍵。目前石墨烯產(chǎn)業(yè)化企業(yè)很多,,但是很少有企業(yè)去關(guān)注材料,。大家都是能做出來就做出來,沒有再進(jìn)一步努力提高材料的品質(zhì),。所以材料品質(zhì)一直停留在中低端,。然而,好材料才能用在高端領(lǐng)域,。第二是成本問題,。如何做到大規(guī)模推廣,然后實現(xiàn)低成本,,這很重要,。目前下游應(yīng)用沒有鋪開,成本比較高,。如果要做高端的,,純度更高,片成更薄的話,,技術(shù)要求含量很高,。所以技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用開發(fā)都很重要。
要推動關(guān)鍵核心技術(shù)突破,。充分發(fā)揮各地石墨烯制造業(yè)創(chuàng)新中心,、科研院所和高等院校等的創(chuàng)新力量,制定石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新目錄和技術(shù)突破路線圖,,組織優(yōu)勢力量開展重大項目和重點應(yīng)用的技術(shù)攻關(guān),,對石墨烯材料規(guī)模化制備,、清潔生產(chǎn)等關(guān)鍵技術(shù)和成套設(shè)備加強攻關(guān),,加快關(guān)鍵技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化。圍繞新一代信息技術(shù),、新能源汽車,、高端裝備等新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域發(fā)展需求,堅持需求引導(dǎo),,開展石墨烯前沿性和戰(zhàn)略性方向,、核心技術(shù)、專利和產(chǎn)品的布局,,培育未來市場,。盡快研究制定石墨烯技術(shù)成熟度路線圖,對重點企業(yè)技術(shù)成熟度、經(jīng)營狀況,、產(chǎn)品銷售等進(jìn)行評估,,科學(xué)評判其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段和發(fā)展前景。
其次要強化產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展,。繼續(xù)深化石墨烯對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的推動作用,。從傳統(tǒng)產(chǎn)品改性入手,選擇目前技術(shù)較為成熟,、量大面廣,、下游用戶認(rèn)可度偏高的石墨烯散熱材料、增強復(fù)合材料,、儲能材料等產(chǎn)品開展應(yīng)用示范,,充分利用首批次保險補償機制等相關(guān)政策,降低下游用戶使用風(fēng)險,,有效激活石墨烯下游應(yīng)用市場需求,,推動大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。圍繞新一代信息技術(shù),、新能源汽車、5G,、高端裝備等新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域發(fā)展需求,,堅持需求引導(dǎo),開展石墨烯前沿性和戰(zhàn)略性方向,、核心技術(shù),、專利和產(chǎn)品的布局,培育未來市場,。
人才方面,。石墨烯研發(fā)方面人才不少,主要由兩部分組成:一類是研究納米材料的人才轉(zhuǎn)過來的,。石墨烯本身就是一種納米材料,,中國原來有一大堆的研究納米材料的,這些人很多轉(zhuǎn)向了石墨烯研究,。還有一部分從高分子材料轉(zhuǎn)過來的?,F(xiàn)在主要是兩大類人才在研究石墨烯。
但是,,這個領(lǐng)域缺乏產(chǎn)業(yè)化人才,、市場化人才以及社會資本方面的一些人才。
目前市場上的石墨烯企業(yè)都是小打小鬧的,,好多人直接是從研究院所出來的,。結(jié)果就是這類人更多側(cè)重追求技術(shù),對產(chǎn)品、市場不太了解,。這樣對產(chǎn)業(yè)發(fā)展不利,。從應(yīng)用角度,下游企業(yè)是一定要參與進(jìn)來的,,否則只是把材料做出來,,卻不知道怎么用。
人才方面,,研發(fā)領(lǐng)域,、成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)品開發(fā)類人才,,這三個類別對接機制還是不夠,。
政策方面。整合優(yōu)勢力量,,也要充分發(fā)揮市場作用,,讓市場去篩選。
目前石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展過于零散,,需要整合,。有的地區(qū)研發(fā)為主,如北京的研發(fā)力量比較強,。深圳寧波這些地方應(yīng)用比較強?,F(xiàn)在各地單打獨斗,不利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展,。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度上,,上下游必須結(jié)合起來。把上游材料企業(yè)和下游應(yīng)用企業(yè),,還有一些相關(guān)的研究機構(gòu)結(jié)合起來,,這樣上下游能夠在一個平臺上工作,可以縮短轉(zhuǎn)化周期,,加快走向應(yīng)用層面,。
加強公共服務(wù)平臺建設(shè)。圍繞石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點,,依托產(chǎn)業(yè)鏈上下游骨干企業(yè),、科研院所等,優(yōu)化配置資金,、技術(shù),、裝備等資源,建設(shè)一批石墨烯產(chǎn)業(yè)科技服務(wù),、檢驗檢測,、質(zhì)量認(rèn)證,、人才培訓(xùn)、創(chuàng)新孵化等公共服務(wù)平臺,。公共服務(wù)平臺建設(shè)要嚴(yán)格遵守“政府引導(dǎo),、市場運作”原則,積極拓展融資渠道,。通過制定風(fēng)險補償?shù)葍?yōu)惠政策,,引導(dǎo)社會資本進(jìn)入,對于地方運行良好的公共服務(wù)平臺積極申請國家支持,。
做好國家級制造業(yè)創(chuàng)新中心的籌備,。整合目前國內(nèi)石墨烯創(chuàng)新中心的優(yōu)勢力量,盡快組織籌備國家石墨烯制造業(yè)創(chuàng)新中心,,加強對行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的前瞻性布局,,做好石墨烯技術(shù)轉(zhuǎn)移擴散和首次商業(yè)化。創(chuàng)新中心的成員單位要注重下游應(yīng)用企業(yè),,尤其是大型企業(yè)的參與,,建議對下游應(yīng)用領(lǐng)域企業(yè)的占比及業(yè)內(nèi)排名提出明確要求。現(xiàn)有省級創(chuàng)新中心要繼續(xù)加強對下游應(yīng)用企業(yè)(尤其是龍頭企業(yè))的資源集聚,,充分發(fā)揮應(yīng)用企業(yè)的市場優(yōu)勢,,以市場需求為導(dǎo)向,加快推動石墨烯的大規(guī)模應(yīng)用,。