“新材料之王”石墨烯將引領(lǐng)新產(chǎn)業(yè)革命
發(fā)布時(shí)間：2021/4/7
在日前結(jié)束的第四屆中國(guó)國(guó)際新材料博覽會(huì)上，石墨尤其是石墨深加工產(chǎn)品——石墨烯新材料成為最大熱點(diǎn)和亮點(diǎn)。作為全國(guó)首個(gè)石墨產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟組織，“中國(guó)石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟”同時(shí)成立，標(biāo)志著我國(guó)石墨產(chǎn)業(yè)步入發(fā)展新階段。
新材料中的“黑金”
作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”?？茖W(xué)家甚至預(yù)言石墨烯將“徹底改變21世紀(jì)”，掀起一場(chǎng)席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命。
石墨不僅是一種重要的非金屬礦產(chǎn)品，更是一種極為重要的戰(zhàn)略資源。石墨及其制品廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、核能、武器以及節(jié)能環(huán)保、電子信息、高端裝備等領(lǐng)域，各國(guó)政府都很重視石墨資源的保護(hù)、開發(fā)和利用?！疤貏e是隨著近年來石墨烯新材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的突破，石墨作為一種戰(zhàn)略資源的重要性更加凸顯?！惫ば挪扛辈块L(zhǎng)辛國(guó)斌在中國(guó)石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟成立大會(huì)上表示。
我國(guó)天然石墨資源儲(chǔ)量豐富，經(jīng)過多年發(fā)展，目前已成為世界最大的石墨生產(chǎn)、出口和消費(fèi)國(guó)。國(guó)家非常重視石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?！爸袊?guó)制造2025”提出，高度關(guān)注顛覆性新材料對(duì)傳統(tǒng)材料的影響，做好超導(dǎo)材料、納米材料、石墨烯、生物基材料等戰(zhàn)略前沿材料的提前布局和研制。去年11月，工信部聯(lián)合國(guó)家發(fā)展改革委、科技部出臺(tái)了《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》。
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，在全球新一輪產(chǎn)業(yè)升級(jí)和科技革命的大背景下，世界各國(guó)對(duì)石墨產(chǎn)業(yè)的重視程度越來越高，中國(guó)作為石墨資源大國(guó)，加快石墨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用已是大勢(shì)所趨。
大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化值得期待“石墨烯主要以石墨烯粉體及石墨烯薄膜兩種形式存在?！敝袊?guó)非金屬礦工業(yè)協(xié)會(huì)石墨專委會(huì)副秘書長(zhǎng)劉榮華介紹說，石墨烯粉體通過天然石墨制備，應(yīng)用于新材料領(lǐng)域和能源領(lǐng)域。新材料領(lǐng)域包括防腐涂料、散熱材料、電學(xué)材料和功能增強(qiáng)材料等；能源領(lǐng)域包括超級(jí)電容器和鋰離子電池。石墨烯薄膜通過甲烷制備，應(yīng)用于電子領(lǐng)域、環(huán)境領(lǐng)域和醫(yī)藥領(lǐng)域等。電子領(lǐng)域包括觸控屏、電子元器件、傳感器材料和燃料電池材料等；環(huán)境領(lǐng)域包括金屬污染土壤修復(fù)、重金屬污染治理、海水淡化和霧霾預(yù)警等；醫(yī)藥領(lǐng)域包括靶向藥物輸送和催化載體等。
劉榮華認(rèn)為，石墨烯處于產(chǎn)業(yè)化突破前的黎明期，在復(fù)合材料、鋰離子電池正極材料以及電子觸摸屏領(lǐng)域最有希望率先產(chǎn)業(yè)化。“長(zhǎng)期來看，石墨烯想象空間最大的應(yīng)用領(lǐng)域是替代硅，成為下一代超高頻率晶體管基礎(chǔ)材料，應(yīng)用于高性能集成電路和新型納米電子器件中?！?/span>
由于具有超強(qiáng)特性，石墨烯將給各個(gè)領(lǐng)域帶來令人驚奇的巨大變化。用石墨烯取代硅，計(jì)算機(jī)處理器的運(yùn)行速度將會(huì)提高數(shù)百倍，這項(xiàng)應(yīng)用在未來的數(shù)據(jù)中心、智慧城市等建設(shè)中，可發(fā)揮作用的空間不可限量；石墨烯電子顯示屏，不僅更薄、透光性更好，還更有韌性和柔性，不容易破損，甚至還能夠卷起來；用石墨烯制造的感光元件，性能增強(qiáng)千倍，在昏暗的光線環(huán)境中，依然能夠捕捉到較為清晰的物體影像。不難看出，石墨烯應(yīng)用前景巨大、潛力無(wú)限，這正是全球各國(guó)爭(zhēng)相布局石墨烯產(chǎn)業(yè)的原因。 “中國(guó)制造2025”明確了石墨烯在戰(zhàn)略前沿材料中的關(guān)鍵地位，并提出到2025年，在電動(dòng)汽車鋰電池用石墨烯基電極材料、海洋工程等用石墨烯防腐蝕涂料、柔性電子用石墨烯薄膜和光電領(lǐng)域用石墨烯基高性能熱界面等重點(diǎn)領(lǐng)域要實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用?！兑庖姟芬蔡岢?，將石墨烯產(chǎn)業(yè)打造成先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，逐漸實(shí)現(xiàn)石墨烯材料在部分工業(yè)產(chǎn)品和民生消費(fèi)品上的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，并提出到2020年，形成完善的石墨烯產(chǎn)業(yè)體系。在政策的大力支持和指引下，我國(guó)目前已經(jīng)涌現(xiàn)出一大批石墨烯相關(guān)企業(yè)，產(chǎn)業(yè)方向集中在石墨烯的制備以及儲(chǔ)能、觸摸屏和涂層等應(yīng)用領(lǐng)域。我國(guó)成為目前石墨烯研究和應(yīng)用開發(fā)最為活躍的國(guó)家之一。數(shù)據(jù)顯示，在所有國(guó)家中，中國(guó)申請(qǐng)的石墨烯專利數(shù)量最多，占全世界三分之一。
數(shù)據(jù)同時(shí)顯示，當(dāng)前我國(guó)石墨烯加工成本已降至2011年的十分之一，優(yōu)良率和一致性也有了很大提升，下游應(yīng)用大規(guī)模放量在即。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，隨著石墨烯手機(jī)、石墨烯電池等應(yīng)用逐漸走向成熟，石墨烯大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化值得期待。
聯(lián)盟助力產(chǎn)業(yè)由大變強(qiáng)
盡管經(jīng)過多年推進(jìn)石墨資源開發(fā)和深加工，我國(guó)石墨產(chǎn)業(yè)取得長(zhǎng)足進(jìn)步，石墨烯產(chǎn)業(yè)應(yīng)用也有一定突破；但和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)石墨產(chǎn)業(yè)還存在資源利用率低、深加工水平不高、技術(shù)創(chuàng)新能力不足和產(chǎn)業(yè)鏈條短等問題?！笆Y源優(yōu)勢(shì)沒有發(fā)展成產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，大而不強(qiáng)的問題亟待破解?！毙羾?guó)斌說。
辛國(guó)斌表示，希望以此為契機(jī)，推動(dòng)中國(guó)石墨產(chǎn)業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級(jí)、實(shí)現(xiàn)由大變強(qiáng)；要依托資源和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，瞄準(zhǔn)石墨烯等革命性的前沿材料，堅(jiān)持需求牽引與創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)相結(jié)合，圍繞產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建創(chuàng)新鏈，加強(qiáng)行業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用，著力補(bǔ)短板、調(diào)結(jié)構(gòu)。
辛國(guó)斌希望中國(guó)石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟發(fā)揮好平臺(tái)作用，加強(qiáng)石墨相關(guān)信息和數(shù)據(jù)的收集、分析及發(fā)布完善標(biāo)準(zhǔn)體系，積極向政府提出好的政策建議，引導(dǎo)企業(yè)加強(qiáng)自律，營(yíng)造公平的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境；同時(shí)要推動(dòng)國(guó)際間的合作與交流，增強(qiáng)國(guó)際話語(yǔ)權(quán)，面向國(guó)家重大需求，組織產(chǎn)、學(xué)、研、用聯(lián)合攻關(guān)、技術(shù)創(chuàng)新，著力完善石墨全產(chǎn)業(yè)鏈。
中國(guó)石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟由黑龍江省工信委組織籌建。作為中國(guó)儲(chǔ)量最多、產(chǎn)能規(guī)模占全國(guó)70%的石墨大省，黑龍江正致力于把石墨產(chǎn)業(yè)打造成新的支柱產(chǎn)業(yè)，建成全國(guó)乃至世界重要的石墨生產(chǎn)加工基地。為此，黑龍江出臺(tái)了《石墨烯產(chǎn)業(yè)三年專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃（2016—2018年）》，提出到2018年，培育10個(gè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，培育和支持10家具有一定規(guī)模的石墨烯高新技術(shù)企業(yè)，組建黑龍江省石墨烯協(xié)同創(chuàng)新中心，建立石墨烯產(chǎn)品首批次應(yīng)用示范風(fēng)險(xiǎn)補(bǔ)償機(jī)制，力爭(zhēng)突破石墨新材料產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)。
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