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石墨烯产业链脱节 空有产能销量低迷

导读: 目前我国的石墨烯生产企业已经超过百家,尤其在常州、青岛、重庆、无锡、深圳等地形成了产业集群。但与海外三星、IBM、诺基亚、英特尔、陶氏化学等大公司推动产业化应用不同,中国的石墨烯生产多集中于中小型公司,大型企业较少参与。

  OFweek电子工程网讯作为21世纪最具颠覆性的新材料,自诞生之日起,石墨烯就成为科技界和资本界追逐的热点,而其所承载的赞誉和争议一样多。

  石墨烯是由碳原子组成的只有一层原子层厚度的二维晶体,作为唯一的二维碳材料,结构的特殊性也让其在性能上呈现出其它碳材料所不具备的优势——强度高、韧性强、透光率高、重量轻、导电性佳、导热性优。

  制造之难

  在中科院上海微系统所(下称“中微所”)研究员丁古巧看来,独特的结构带来的优异性能从某种程度而言也成为石墨烯材料普及的制约因素。“从材料结构而言,单个碳原子层组成的二维材料,没办法单独使用,而石墨烯自身化学键饱和,又很难和其他材料复合。”丁古巧向记者介绍道。

石墨烯科研和产业未有效衔接 空有产能销量低迷

  丁古巧所在的课题组从2009年就开始进行石墨烯材料的基础科学研究,不断追求更环保、更高质量、规模化的石墨烯材料制备技术,在从通常使用的强氧化技术,逐渐发展到少使用或不使用强酸强氧化剂的机械剪切剥离技术。

  这种剥离工艺和英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫最初从石墨材料中分离出石墨烯的方法如出一辙,即利用每个原子层之间相对微弱的结合力,用透明胶带粘住石墨片层的两面,反复粘贴撕开,直到获得只有一层原子厚度的石墨烯。

  看似简单的提取方式虽然可以获得高品质的石墨烯,但石墨烯的大小只能靠运气且很难实现量产,因为1毫米厚的石墨薄片就能剥离出300万层石墨烯。除此之外还有氧化还原法、化学气相沉积法、超声剥离法等。

  “多数化学方法制备的石墨烯,并不是纯石墨烯,其实质为多层的石墨堆积,产品质量无法得到保障;化学气相沉积制备石墨烯薄膜成本高,成品率低,难以进行批量化生产。”弗若斯特沙利文全球合伙人兼大中华区总裁王昕博士告诉记者。

  目前的石墨烯主要有两种形态,一种是石墨烯薄膜,一种是类似炭黑的石墨烯粉体,两者的应用方向也不尽相同。薄膜形态的石墨烯已经可以大规模生产,包括重庆墨希科技有限公司、常州二维碳素、无锡格非等公司。

  但石墨烯粉体则是争议最为集中的领域。一些公司和机构将单层和多层混为一谈,将厚度远远超过10个原子层的石墨烯微片或石墨烯纳米片也称为石墨烯。“目前国内很多公司号称可以做100吨、 500吨甚至上千吨,夸大成分比较大,且大部分并不是真正的石墨烯,非专业人士很难分辨清楚。”丁古巧说道。

石墨烯科研和产业未有效衔接 空有产能销量低迷

  科研和产业未有效衔接

  目前我国的石墨烯生产企业已经超过百家,尤其在常州、青岛、重庆、无锡、深圳等地形成了产业集群。但与海外三星、IBM、诺基亚、英特尔、陶氏化学等大公司推动产业化应用不同,中国的石墨烯生产多集中于中小型公司,大型企业较少参与。

  但推至科研角度而言,中国在石墨烯研究处于世界领先位置。根据中华人民共和国知识产权局、Wind数据库资料,2015年中国专利申请数量达7925个,居全球第一。而从专利布局来看,企业和学校总占比达80%以上,公司占比低于学校,产业化进程提速有限。

  而在王昕的观察看来,“我国虽然科研人员和成果数量大,但高精尖的原始科研成果还较少,大多采用跟踪研究的方法,重大创新还比较少,研究成果还主要集中在基础研究领域,高端应用技术还相对薄弱。”

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责任编辑:Trista
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