- 發(fā)布時間：2020-06-09
- 來源: 東保電氣集團(tuán)有限公司
但是，特斯拉創(chuàng)始人兼CEO Elon Musk表示，特斯拉準(zhǔn)備將Model S、即將面世的ModelX跨界車以及平價電動車型Model3的性能再度升級。"我們汽車的續(xù)航里程將有可能突破500英里。實際上，我們的開發(fā)進(jìn)度非?？?，但是汽車價格可能會隨之提升。不久的將來，特斯拉電動汽車的續(xù)駛里程有望再度提升。"他在接受英國汽車周刊《AutoExpress》的采訪時說道。
馬斯克并沒有透露這個計劃的細(xì)節(jié)，但根據(jù)相關(guān)媒體報道，用石墨烯制造的"超級材料"有可能是特斯拉實現(xiàn)該計劃的關(guān)鍵。
它其實是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。它具有極好的熱導(dǎo)性能，是制造電池的理想候選材料。這種以碳為基礎(chǔ)的物質(zhì)在2003年首次被分離出來，所謂"超級材料"的硬度比鋼還要強200倍。
東旭光電發(fā)布世界首款石墨烯電池產(chǎn)品
7月8日，東旭光電在京舉辦了石墨烯基鋰離子電池產(chǎn)品發(fā)布會，推出了世界首款石墨烯基鋰離子電池產(chǎn)品——"烯王"。該產(chǎn)品與普通電池相比不僅可在滿足5C條件下，實現(xiàn)15分鐘內(nèi)快速充放電，而且可在-30~80℃環(huán)境下工作，循環(huán)壽命更高達(dá)3500次左右。
韓國科學(xué)家最新發(fā)明的石墨烯超級手機電池
鋰電池傳統(tǒng)制造強國是日本和韓國，在石墨烯電池上他們也正在搶奪技術(shù)先機。韓國科學(xué)家早在2014年11月就宣布，最新發(fā)明的石墨烯超級手機電池，可存儲與傳統(tǒng)電池等量的電量，但充電時間只需16秒。美國倫斯勒理工學(xué)院研究人員也預(yù)計，石墨烯陽極材料比如今鋰離子電池中慣用的石墨陽極充電或放電速度快10倍。
西班牙研發(fā)出了石墨烯電池
2014年12月初，西方媒體報道，西班牙Graphenano公司和西班牙科爾瓦多大學(xué)合作研發(fā)的石墨烯電池，一次充電時間只需8分鐘，可行駛1000公里。如果這一結(jié)果屬實，那么毫無疑問電動汽車將完全顛覆傳統(tǒng)汽油汽車，成為汽車的主力軍。
每當(dāng)有一份關(guān)于石墨烯的突破性新聞出現(xiàn)時，總能在業(yè)內(nèi)引起一片狂熱之聲，尤以電池領(lǐng)域為最。在這個時候，我們更應(yīng)該冷靜下來，知道石墨烯是什么、究竟能有什么效果，以及它目前面臨的最大問題。
石墨烯是21世紀(jì)最具顛覆性的新材料，借助"石墨烯+"戰(zhàn)略平臺，可以為一大批傳統(tǒng)材料的性能提升與應(yīng)用拓展提供有力支撐，同時衍生出一系列性能優(yōu)異的新一代功能元器件，在諸多傳統(tǒng)領(lǐng)域和新興領(lǐng)域的應(yīng)用都將引起相關(guān)行業(yè)革命性的變革，成為引領(lǐng)新一代工業(yè)技術(shù)革命的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。目前，石墨烯行業(yè)正處于從技術(shù)向商業(yè)演變的關(guān)鍵時期，大規(guī)模應(yīng)用即將到來。
石墨烯是一種由碳原子緊密堆積構(gòu)成的二維晶體，是英國曼徹斯特大學(xué)的安德烈˙海姆教授和康斯坦丁˙諾沃肖洛夫教授率先于2004年通過一種簡單的方法從石墨中剝離得到了單層石墨烯。在目前得到的二維材料里，石墨烯厚度最薄、比表面積較大，是人類已知強度最高、韌性最好、重量最輕、透光率最高、導(dǎo)電性最佳的材料。正是由于這些優(yōu)異的物理性能及巨大的應(yīng)用前景，石墨烯的發(fā)現(xiàn)者于2010年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。
由于石墨烯特殊的結(jié)構(gòu)，其也表現(xiàn)出許多其它材料不具有的特異性能。
石墨材料的形成
1.導(dǎo)電性極佳：石墨烯中載流子電子和空穴是連續(xù)的，遷移率可以到達(dá)1×105 cm2/Vs，電子的傳輸速度達(dá)到光速的1/300，大大超過了在一般金屬導(dǎo)體和半導(dǎo)體中的傳導(dǎo)速度，因而其擁有極好的導(dǎo)電性。
2.超高透光率：單層石墨烯在很寬的波長范圍內(nèi)的吸光度僅為2.3%，也就是單層石墨烯的透光率達(dá)到97.7%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于透明導(dǎo)電薄膜國際通用標(biāo)準(zhǔn)85%的要求。
3.超高強度：石墨烯被發(fā)現(xiàn)是繼碳納米管之后具有最高彈性模量和強度的材料。其強度是世界上最好的鋼強度的100倍，硬度比自然界中最硬的材料金剛石還高，同時又擁有極好的柔韌性，可以隨意彎曲。
4.超高熱導(dǎo)率：和石墨、金剛石和碳納米管相似，石墨烯也擁有非常高的熱導(dǎo)率，自由態(tài)的單層石墨烯在室溫下熱導(dǎo)率可以達(dá)到5000 W/mK,是目前已知的導(dǎo)熱率最高的材料。
5.超大比表面積：由于石墨烯的厚度只有一個碳原子厚，因此單層石墨烯擁有超大的比表面積，可以達(dá)到2630 m2/g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通活性炭的比表面積。
如果單看這些屬性，那么石墨烯簡直表現(xiàn)完美。唯一不完美的，在于怎么能夠大量制備。
石墨烯制備技術(shù)
石墨烯的出現(xiàn)在科學(xué)界激起了巨大的波瀾，從 2006年開始，研究論文急劇增加，作為形成納米尺寸晶體管和電路的"后硅時代"的新潛力材料，旨在應(yīng)用石墨烯的研發(fā)也在全球范圍內(nèi)急劇增加，美國、韓國，中國、日本等國家的研究尤其活躍。
目前眾多國際大牌廠商如陶氏化學(xué)、三星、IBM以及蘋果等都在積極推進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)化的研究，從2004年至今，國際上關(guān)于石墨烯的專利申請已經(jīng)達(dá)到了幾千項，主要在石墨烯的制備、能源領(lǐng)域的應(yīng)用、顯示技術(shù)方面的應(yīng)用、石墨烯納米材料以及石墨烯復(fù)合材料等方面。但全球范圍內(nèi)都沒有實施大規(guī)模量產(chǎn)的先例，這主要是由于還沒有找到一種適合大規(guī)模生產(chǎn)的方法和途徑，同時這也是石墨烯成本一直居高不下的原因。
目前石墨烯主要的制造方法包括五種，分別是：機械剝離法、氣相沉積法(CVD法)、SiC熱分解法、氧化還原法等。其中最接近實際生產(chǎn)應(yīng)用的是氣相沉積法。
石墨烯制備方法對比
石墨烯在汽車行業(yè)的潛在應(yīng)用
石墨烯是一種技術(shù)含量非常高、應(yīng)用潛力非常廣泛的二維碳材料，在眾多行業(yè)都具有廣泛甚至是顛覆性的應(yīng)用前景。而汽車產(chǎn)業(yè)又是建立在眾多行業(yè)基礎(chǔ)上的一個集成行業(yè)，因此石墨烯對于汽車行業(yè)也有重要的應(yīng)用價值和前景。
1.應(yīng)用于鋰離子電池，大幅縮短充電時間，提升電池容量
目前，全球汽車制造商使用的動力電池主要使用鋰電池，以特斯拉為代表的鎳鈷鋁酸鋰電池、以比亞迪為代表的磷酸鐵鋰電池和以日本汽車為代表的錳酸鋰。
這三類電池以鈷酸鋰電池能量密度最高，但它在高溫下也最不穩(wěn)定;磷酸鐵鋰電池最穩(wěn)定，但能量密度最低。鋰離子電池技術(shù)已經(jīng)沉寂了20年沒有大的技術(shù)革新，其最大的障礙在于：鋰離子電池功率密度有限，其大量能量無法快速接收或釋放(即無法實現(xiàn)快充快放)。
石墨烯由于其超大的載流子遷移率，應(yīng)用于鋰離子電池上，可以大幅降低充電時間;而且由于其穩(wěn)定性可以提高電池循環(huán)穩(wěn)定性;另外由于超大比表面積還能提升電池容量。
2.表面防護(hù)材料
石墨烯結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐腐蝕，耐氧化，強度大，并且容易在各種金屬表面生長，可以廣泛應(yīng)用于金屬材料表面保護(hù)。同時由于其導(dǎo)電性和高導(dǎo)熱性，也可廣泛應(yīng)用于有機材料的保護(hù)及防靜電領(lǐng)域?？梢韵胂笕绻谄嚸姘灞砻驽兩弦粚邮僖膊挥脫?dān)心愛車被劃了!
3.代替硅應(yīng)用于集成電路，助力無人駕駛
硅讓我們進(jìn)入了電子化時代，多晶硅已經(jīng)成為半導(dǎo)體行業(yè)的基礎(chǔ)原料，被大量用作集成電路的基板。隨著工藝技術(shù)的改進(jìn)，目前硅基芯片的運行速度達(dá)到了GHz的級別，但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，對于計算機速度的要求越來越高。
然而，硅基芯片受到材料自身性能的限制，處理速度達(dá)到4-5GHz后就很難再提高，已經(jīng)逐漸不能滿足人們對速度的要求。在眾多的備選材料中，石墨烯因其超高強度、超高熱導(dǎo)率以及超強導(dǎo)電性而最引人矚目。
使用石墨烯作為基質(zhì)生產(chǎn)出的處理器能夠達(dá)到THz(即1000GHz)，IBM已經(jīng)在2010年研制出運行速度超快的石墨烯晶體管，其最大頻率可以達(dá)到230GHz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)在的硅基晶體管運行速度。IBM在2014年7月宣布將再投入30億美元進(jìn)行包括石墨烯在內(nèi)的碳芯片技術(shù)的研發(fā)。石墨烯未來很有可能取代硅成為半導(dǎo)體行業(yè)的基礎(chǔ)材料。
無人駕駛技術(shù)方興未艾，其需要超強、超快的計算能力，數(shù)據(jù)存儲、處理系統(tǒng)對集成電路要求非常高，現(xiàn)有的硅基芯片很難完全滿足其需求，而石墨烯基碳芯片的開發(fā)應(yīng)用將會解決這一技術(shù)瓶頸，提供強大的算力支持。
4.應(yīng)用于超級電容器，完美加速
超級電容器是一種新型儲能裝置，與充電電池相比，可進(jìn)行不限流充電，因而充放電速率非常快，可以在幾秒內(nèi)完成充放電過程，同時具有功率高，使用壽命長等特點。將超級電容器與鋰離子電池組合使用可有效解決電動車加速慢的問題。
由于石墨烯比表面積很大，所以以石墨烯為電極的超級電容器具有超高的容量，可以達(dá)到上百F/g，遠(yuǎn)高于其他材料作為電極的超級電容器，更適合作為動力電池的助力動力源。
石墨烯在超級電容器中的應(yīng)用
5.替代ITO制備超高效太陽能電池及可折疊的顯示器
今年7月2號，漢能高調(diào)公布了四款運用太陽能作為動力源的概念汽車，如果有朝一日這一想法能夠在汽車領(lǐng)域得到推廣實現(xiàn)，可以想象汽車行業(yè)對太陽能電池的需求會大幅提升。目前太陽能電池、顯示器及觸摸屏使用的透明導(dǎo)電材料主要是氧化銦錫(ITO)。但由于ITO對紅外線的透射率實際上也還是比較低，導(dǎo)致現(xiàn)在的太陽能電池對太陽能的利用效率依然比較低;另外，ITO材料的韌性較差，在折疊或是拉伸時會影響顯示的效果。
石墨烯由于其特殊的結(jié)構(gòu)而具有非常高的電導(dǎo)率，同時幾乎透明，對所有波段的光透過率都超高，是一種性能超優(yōu)異的透明導(dǎo)電材料，因此其被廣泛看好代替ITO。
在太陽能電池領(lǐng)域，日本富士電機在開發(fā)上處于領(lǐng)先地位。其得到的石墨烯片的導(dǎo)電率高達(dá)ITO的幾倍，并且能夠保證90%的光透射率，已經(jīng)達(dá)到能夠充分滿足性能指標(biāo)的水平。在顯示器及觸摸屏領(lǐng)域，相比于現(xiàn)在主流的ITO材料，石墨烯擁有更高的強度和更好的韌性，作為透明導(dǎo)電材料，能夠制作成為可以彎曲的顯示器件。
6.石墨烯氣凝膠，用于尾氣空氣凈化、催化載體
汽車室內(nèi)及尾氣的凈化一直是汽車環(huán)保領(lǐng)域考慮的重要問題。2013年浙大高分子系高超教授課題組制備出了世界上最輕的材料—石墨烯超輕氣凝膠，材料密度僅為0.16mg/cm3。這種材料制備工藝簡單卻擁有非常優(yōu)異的性能，其具有高彈性，被壓縮80%之后仍可恢復(fù)原狀;同時還具有超快、超高的吸附力，是迄今吸油能力最強的材料。其可以廣泛應(yīng)用于空氣凈化、催化載體等領(lǐng)域，對汽車室內(nèi)空氣凈化以及尾氣催化還原具有重要意義。
技術(shù)突破
世界主要國家不斷加大研發(fā)支持力度，爭搶產(chǎn)業(yè)化制高點。
2010年，石墨烯發(fā)現(xiàn)者獲得諾貝爾物理獎后，全球科技界和工業(yè)界競相關(guān)注，截止目前大約有80多個國家和地區(qū)開展石墨烯及其應(yīng)用研究。近兩年來，石墨烯產(chǎn)業(yè)化方向逐漸清晰，石墨烯研發(fā)支持力度不斷加大。美國、歐盟及其成員國、日本和韓國等先后從國家戰(zhàn)略高度開展相關(guān)部署，出臺多項支持政策和研究扶持計劃。
隨著"中國制造2025"國家戰(zhàn)略的出臺，石墨烯扶持力度加碼，國家、地方政府、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟通過多種手段支持石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
總體上，前期世界各國的支持政策主要集中在石墨烯基礎(chǔ)研究;目前，大多集中在石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈中游，以石墨烯功能器件研發(fā)為主。預(yù)計未來5到10年，各國對石墨烯行業(yè)的支持仍將集中在石墨烯中游產(chǎn)業(yè)鏈，以進(jìn)一步加快石墨烯產(chǎn)業(yè)化。
眾多科研機構(gòu)、企業(yè)紛紛進(jìn)入，但國內(nèi)外差異顯著。
據(jù)不完全統(tǒng)計，全球有近300家公司涉足石墨烯研究，包括IBM、英特爾、美國晟碟、陶氏化學(xué)、通用、杜邦等。國外高校和企業(yè)掌握了大量核心專利，在石墨烯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中扮演著重要角色。韓國三星、美國IBM、韓國成均館大學(xué)、韓國科學(xué)技術(shù)研究所、日本東芝公司、美國賴斯大學(xué)等具有較高的影響力。
國內(nèi)相關(guān)研究主要集中在高校和中科院，有80多所一流大學(xué)和研究機構(gòu)涉足石墨烯，但在企業(yè)層面只有深圳鴻海具有一定優(yōu)勢，且專利數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于三星、IBM等國外企業(yè)，石墨烯研發(fā)過程中企業(yè)的主體作用亟待進(jìn)一步加強。另一方面，國內(nèi)研究多集中于bottom-up方法制備、在鋰離子電池電極中的應(yīng)用、石墨烯復(fù)合材料方面，在半導(dǎo)體器件方面實力弱，產(chǎn)業(yè)布局亟待進(jìn)一步優(yōu)化。
石墨烯技術(shù)突飛猛進(jìn)，世界各國加快專利布局。
2010年后，全球石墨烯相關(guān)論文和專利數(shù)量呈井噴式增長。根據(jù)切薩布魯夫技術(shù)生命周期理論，石墨烯產(chǎn)業(yè)仍處于技術(shù)成長期，且技術(shù)演化趨勢正由石墨烯制備工藝向具體應(yīng)用領(lǐng)域轉(zhuǎn)變。從1991年開始至今，全球共發(fā)表石墨烯相關(guān)SCI論文137690篇。其中，中國、美國、韓國和日本發(fā)表論文數(shù)量位居全球前四名，占比分別是34.2%、18.9%、7.5%和5.4%。
從1994年開始至今，全球共有12518件石墨烯相關(guān)專利。從技術(shù)原創(chuàng)國專利申請數(shù)量看，中國、韓國、美國、日本申請的專利量位居全球前四，占比分別是50%、14%、6%和6%，中國石墨烯相關(guān)專利量具有絕對優(yōu)勢。從目標(biāo)申請國專利申請量看，中國是專利布局的重點，其后依次是美國、韓國、WO、日本和歐專局。從各原創(chuàng)國的技術(shù)申請范圍看，韓國、美國和日本都在積極進(jìn)行專利全球布局，但我國專利海外布局薄弱，亟待進(jìn)一步加強。
從石墨烯專利技術(shù)申請領(lǐng)域看，2013年之前，石墨烯相關(guān)研究主要集中在制備領(lǐng)域，2011年至2013年間制備技術(shù)專利占石墨烯專利申請比例達(dá)38%。隨著制備技術(shù)的完善與成熟，石墨烯專利申請不斷向下游應(yīng)用拓展，并開拓出新的領(lǐng)域。2013年至2015年間，全球新增大量關(guān)于復(fù)合纖維、涂層、功能薄膜、水處理等新興領(lǐng)域的石墨烯技術(shù)專利申請，其中關(guān)于石墨烯基復(fù)合材料的專利申請幾乎翻番，而制備技術(shù)專利的申請比例降至約29%。
市場前景
石墨烯產(chǎn)業(yè)化方向明確，相關(guān)制備技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)亟待突破。
目前，石墨烯處于產(chǎn)業(yè)化初期，主要應(yīng)用在鋰電池導(dǎo)電添加劑、涂料、導(dǎo)熱膜等低端產(chǎn)品。全球根據(jù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)化資源制訂了不同的技術(shù)應(yīng)用節(jié)點和路線圖，如歐盟石墨烯旗艦計劃技術(shù)路線圖、韓國石墨烯產(chǎn)業(yè)市場路線圖、《中國制造2025》石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖、中國臺灣石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖等，明確了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展重點、方向和路徑，以解決當(dāng)前相關(guān)產(chǎn)品制備技術(shù)存在成本高、技術(shù)不成熟、產(chǎn)品不穩(wěn)定等問題，開發(fā)針對特定場合的多形態(tài)和特性石墨烯基材料的制備和結(jié)構(gòu)調(diào)控技術(shù)。
未來將重點突破以大規(guī)模、低成本、高質(zhì)量、多尺度為特征的石墨烯制備技術(shù)，大力發(fā)展石墨烯高精尖應(yīng)用技術(shù)以及下游產(chǎn)品開發(fā)，不斷拓展石墨烯相關(guān)產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域。
石墨烯產(chǎn)業(yè)爆發(fā)點已經(jīng)形成，未來將爆發(fā)式增長。
石墨烯已經(jīng)過了炒作熱期，企業(yè)已經(jīng)將注意力從石墨烯制備轉(zhuǎn)移到應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)爆發(fā)點已經(jīng)形成。
當(dāng)前，一些公司已具備提供石墨烯的能力，但主要應(yīng)用于試驗和應(yīng)用研究，真正實現(xiàn)高端應(yīng)用的較少，且相關(guān)企業(yè)的年產(chǎn)能大多不超過百噸級。
隨著政策支持力度加大、資本投入以及宏量制備技術(shù)的突破，未來5-10年，多數(shù)企業(yè)年產(chǎn)能將達(dá)到千噸級，少部分大型企業(yè)年產(chǎn)能有望達(dá)到萬噸級。
美國擁有IBM、英特爾、波音等眾多大型企業(yè)，良好的創(chuàng)業(yè)環(huán)境催生了眾多小型石墨烯企業(yè)，產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用進(jìn)展較快，產(chǎn)業(yè)布局呈多元化，已形成相對完整的產(chǎn)業(yè)鏈，覆蓋從制備及應(yīng)用研究到石墨烯產(chǎn)品生產(chǎn)，直至下游應(yīng)用全環(huán)節(jié)。
歐盟擁有諾基亞等大型企業(yè)以及眾多小型專業(yè)化石墨烯企業(yè)，主要從事石墨烯粉體、石墨烯薄膜、石墨烯復(fù)合材料制備，較少涉足下游應(yīng)用，未形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。
英國有多家大型企業(yè)從事石墨烯開發(fā)及商業(yè)化推廣，同時涌現(xiàn)出眾多專業(yè)從事石墨烯研發(fā)的新興企業(yè)，來自政府的支持力度很大，其產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用進(jìn)程加快，產(chǎn)業(yè)格局與歐洲整體相似。
韓國和日本石墨烯產(chǎn)業(yè)主要集中在CVD石墨烯薄膜制備及其在電子器件領(lǐng)域中的應(yīng)用。國內(nèi)石墨烯企業(yè)多為處于成長期的中小企業(yè)，企業(yè)數(shù)量初具規(guī)模，但龍頭企業(yè)數(shù)量不多、規(guī)模相對較小，制約著整個產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展和完善。
石墨烯市場前景廣闊，有望產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。
全球各大研究機構(gòu)紛紛對石墨烯市場前景和規(guī)模進(jìn)行了預(yù)測。綜合國內(nèi)外各機構(gòu)的分析結(jié)果，未來5-10年將是全球石墨烯產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展期，各行業(yè)對石墨烯的需求量將不斷增加。
對石墨烯的近期需求主要來自復(fù)合材料和涂層，集中在汽車、塑料、涂層、建筑、金屬、電池、航空以及能源和儲能領(lǐng)域。對石墨烯的中長期需求主要集中在電子和光電領(lǐng)域及儲能領(lǐng)域。隨著石墨烯行業(yè)的深入發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣埂?/p>
我國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展
石墨烯研究是我國少數(shù)位于世界前列的科技領(lǐng)域之一，與國際先進(jìn)水平相比具有發(fā)展快速、水平相當(dāng)、國際同步、部分領(lǐng)先的特點。但國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈不成熟、下游應(yīng)用環(huán)節(jié)未打通、市場需求有待培育、自主知識產(chǎn)權(quán)有待加強等制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題突出。
制定國家級產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃
當(dāng)前，我國在石墨烯領(lǐng)域尚缺乏國家層面的宏觀規(guī)劃，與國外相比仍有較大差距。建議盡早制定國家層面的石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線和產(chǎn)業(yè)化路線，明確產(chǎn)業(yè)發(fā)展的階段目標(biāo)、重點任務(wù)、重大工程、資金來源及政策措施等，確定合理的組織框架，推動材料、設(shè)備、工藝和應(yīng)用并行發(fā)展，促進(jìn)上下游的協(xié)調(diào)發(fā)展。
提升企業(yè)創(chuàng)新能力
應(yīng)以企業(yè)為主體，實施"政產(chǎn)學(xué)研用融"協(xié)同創(chuàng)新，建立石墨烯國家重點實驗室或工程中心，鼓勵生產(chǎn)企業(yè)和應(yīng)用企業(yè)交叉持股、戰(zhàn)略合作，設(shè)立聯(lián)合研發(fā)平臺，支持生產(chǎn)企業(yè)、研發(fā)機構(gòu)和應(yīng)用企業(yè)聯(lián)合承擔(dān)研發(fā)項目和科技成果轉(zhuǎn)化項目，突破石墨烯制備、應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)瓶頸，加快科技成果轉(zhuǎn)化，打通石墨烯全產(chǎn)業(yè)鏈。
將石墨烯產(chǎn)業(yè)作為引領(lǐng)整個工業(yè)領(lǐng)域材料革命的新興產(chǎn)業(yè)，不能遵循傳統(tǒng)內(nèi)生式產(chǎn)業(yè)發(fā)展軌跡，引導(dǎo)企業(yè)開展產(chǎn)業(yè)組織創(chuàng)新，加快發(fā)展"企業(yè)+研發(fā)機構(gòu)+孵化器+加速器"的發(fā)展模式。
依托龍頭企業(yè)、科研院所等，加快建成一批石墨烯材料及器件技術(shù)創(chuàng)新平臺、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化平臺及專利和標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)平臺，提高石墨烯產(chǎn)業(yè)高端服務(wù)能力。
推動石墨烯應(yīng)用發(fā)展
石墨烯產(chǎn)業(yè)最大的瓶頸在于沒有形成完整成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，研發(fā)制備企業(yè)和下游應(yīng)用企業(yè)脫節(jié)，市場需求尚未全面打開。
應(yīng)加快應(yīng)用技術(shù)開發(fā)，鼓勵企業(yè)聯(lián)合科研院所、高校開展相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計和技術(shù)研發(fā)，擴大石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域和市場。
推進(jìn)首批次產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用示范，扶持一批具有行業(yè)帶動作用的企業(yè)，實現(xiàn)在重點需求領(lǐng)域的率先應(yīng)用，構(gòu)建與各類應(yīng)用相適應(yīng)的市場化運作機制，建成一批高水平示范項目。
應(yīng)依托有關(guān)協(xié)會、學(xué)會、行業(yè)聯(lián)盟或企業(yè)，加快制定工藝標(biāo)準(zhǔn)、檢測標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)等，積極參與制定石墨烯國際標(biāo)準(zhǔn)，加快石墨烯標(biāo)準(zhǔn)國際化進(jìn)程，將石墨烯研發(fā)優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)勢，掌握產(chǎn)業(yè)發(fā)展的話語權(quán)。
石墨烯應(yīng)用技術(shù)多處于中試階段，市場前景不確定，一旦量產(chǎn)將引起價格下降，甚至技術(shù)擴散導(dǎo)致行業(yè)惡性競爭，必須建立健全行業(yè)規(guī)范，實現(xiàn)研發(fā)生產(chǎn)和商業(yè)化的有機融合。
加大資金支持力度
國外在石墨烯發(fā)展過程中給予了持續(xù)的資金支持，我國雖然通過國家自然科學(xué)基金已經(jīng)陸續(xù)資助超過3億元用以石墨烯相關(guān)項目，但資助體量相比國外仍有提升空間，特別是在歐盟10年10億歐元支持石墨烯產(chǎn)業(yè)和國內(nèi)石墨烯企業(yè)仍顯弱小的大背景下，我國應(yīng)進(jìn)一步加大資金扶持力度。
應(yīng)在國家層面設(shè)立重大科技專項，出臺石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項行動計劃，進(jìn)一步加大對石墨烯技術(shù)創(chuàng)新的支持力度;盡快出臺后續(xù)補貼和激勵政策，充分激發(fā)企業(yè)和市場積極性;大力發(fā)展符合石墨烯產(chǎn)業(yè)特征的金融產(chǎn)品和服務(wù)，支持天使投資、科技支行、科技保險、科技小貸等新型金融業(yè)態(tài)，制定和完善風(fēng)險補償、基金扶持等政策;落實首臺(套)重大技術(shù)裝備保險補償機制，推動首批次石墨烯的推廣應(yīng)用。
加強自主知識產(chǎn)權(quán)建設(shè)
應(yīng)加強石墨烯專利分析與戰(zhàn)略研究、知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)機制研究，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)化導(dǎo)向的石墨烯專利池。支持具有自主知識產(chǎn)權(quán)的項目開發(fā)，鼓勵相關(guān)機構(gòu)通過PCT途徑申請國際專利，加強海外專利布局。加強在Bottom-up途徑制備石墨烯、半導(dǎo)體器件應(yīng)用，以及設(shè)備等技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)學(xué)研合作和技術(shù)轉(zhuǎn)移，引導(dǎo)和支持設(shè)備專利和應(yīng)用專利申請，形成規(guī)?；瘜＠暾埐季帧?/p>
小結(jié)：長路漫漫，喧囂中期待未來
雖然經(jīng)過十余年的高速發(fā)展，關(guān)于石墨烯的研究已經(jīng)取得了巨大的成就，但到目前也還是沒有一個真正的石墨烯產(chǎn)品得到應(yīng)用，制備石墨烯的技術(shù)工藝也不成熟，即便是最接近實用的CVD法制備的石墨烯膜面積依然不夠大、而且質(zhì)量達(dá)不到透明導(dǎo)電膜的需求。
現(xiàn)在除去機械剝離法其他工藝制備得到的石墨烯均達(dá)不到一致性的品質(zhì)，而機械剝離法效率極低，因此現(xiàn)有的合成技術(shù)都不能適應(yīng)工業(yè)化應(yīng)用。也正是制備工藝方面的限制導(dǎo)致石墨烯價格依然較貴，所有關(guān)于石墨烯的應(yīng)用都還是實驗室研究階段。對于石墨烯應(yīng)用，待到制備工藝成熟，將其成本降到可以商業(yè)化應(yīng)用的水平，再將其實際應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)化，可謂長路漫漫。
鑒于石墨烯超優(yōu)異的性能及巨大的應(yīng)用前景，各國政府和企業(yè)都投入大量人力、物力、財力進(jìn)行關(guān)于石墨烯的研究。但也正是在這喧囂與巨額投入下，石墨烯的研究也確實取得了很多不錯的成果，石墨烯的價格已經(jīng)在慢慢降低，較大尺寸、較高質(zhì)量的石墨烯也逐漸研制成功，下游產(chǎn)業(yè)鏈也逐漸在嘗試使用石墨烯。
從技術(shù)成熟度及需求急迫性而言，其應(yīng)用于鋰離子電池提高電池充放電效率、電池容量及電池穩(wěn)定性顯然對汽車特別是電動汽車的發(fā)展具有決定性作用。電動汽車要成為主流汽車，石墨烯至關(guān)重要。如果將無人駕駛以及太陽能汽車也考慮在內(nèi)，石墨烯無疑會在汽車領(lǐng)域擁有更廣闊的應(yīng)用空間。
當(dāng)然，前景是廣闊的，但現(xiàn)實是冷血的，由于制備工藝的不成熟以及下游產(chǎn)業(yè)鏈沒有完全打開，到目前石墨烯依然沒有規(guī)?；瘧?yīng)用，而要改變這一現(xiàn)狀可能還需要一段時間。相信隨著研究的不斷深入，在將來的某一天，石墨烯的奇點必會到來，那時眾多行業(yè)將會發(fā)生翻天覆地的變革甚至?xí)活嵏病?/p>
原標(biāo)題:一篇文章全面讀懂石墨烯
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