受益于LED照明 石墨烯产业发展之路怎么走

　　作为一种独特的先进碳材料，石墨烯正在掀起一场席卷全球的颠覆性产业革命。但总的来讲，目前石墨烯产业仍处在发展初期，特别是石墨烯整个产业链未实现疏通和整合。石墨烯产业发展之路究竟该怎么走?带着这一问题，近日采访了多位业内人士。

　　外部环境：加速推动产业化

　　石墨烯是世界上已发现的最薄、强度最高的纳米材料，也是导电性、导热性最出色的材料。在各国政府关注石墨烯产业发展之时，我国也先后推出了促进石墨烯产业化发展的相关规划和政策。据悉，石墨烯在今年被科技部列为“863”计划纳米材料专项重点支持内容;而在“十三五”科技发展规划中，石墨烯研发及产业化也有望独占一席。国家自然科学基金委对石墨烯基础研究也给予了高度重视，近年来每年都支持数百个与石墨烯相关的研究课题，相关项目累计已达1000多个。国家发改委、工信部在商讨出台新材料重大研究计划时，也多次组织对石墨烯产业的调研。

　　除了国家层面的支持，地方政府在推动石墨烯产业化发展方面也频频发力。此前，江苏省无锡市发布了《无锡石墨烯产业发展规划纲要》，积极推进石墨烯产业分工合作、资源共享与区域联动发展，进而将无锡打造成国家级石墨烯产业应用示范基地和具有国际竞争力的石墨烯产业发展示范区。无锡石墨烯产业发展示范区、无锡市石墨烯技术及应用研发中心、江苏省石墨烯检测技术重点实验室也于不久前揭牌。

　　此外，行业联盟的成立加速了石墨烯产业链、创新链、价值链的形成。去年7月13日，由清华大学、中科院金属研究所、南京科孚纳米技术有限公司、中科院宁波材料技术与工程研究所、北京现代华清材料科技发展中心等核心单位发起，联合国内从事石墨烯研发、产业化的22家法人机构，在中国产学研合作促进会的支持下成立了中国石墨烯产业技术创新战略联盟。短短1年多时间，联盟在促进产业化发展方面成绩斐然：先后在无锡、青岛、深圳和宁波布局了4个石墨烯产业创新基地;推动成立江苏省、山东省等省级石墨烯产业技术创新战略联盟;启动中国(泰州)石墨烯研究及检测公共服务平台;成立中国石墨烯标准化委员会，并发布全球首个明确给出石墨烯关键名词术语和定义的标准即中国石墨烯第1号标准《石墨烯材料的名词术语与定义》。

　　除了政策扶持和行业自身的努力，石墨烯产业化的进行还需要资金支持。国务院参事、中国生产力促进中心协会理事长石定寰表示，创新活动光有产学研还远远不够，还需要金融、财政的支持，形成一套完善的金融服务体系，不然创新活动就成了“无米之炊”。

　　中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春也表示：“当一项技术发展到成熟阶段进入产业化通道时，资本就变得尤为重要。”济南墨希新材料科技有限公司常务副总经理高飞表示，石墨烯是朝阳产业，长远来看是非常好的投资选择，然而目前石墨烯行业刚刚起步，大规模商业化应用尚未展开，企业盈利能力很弱，可能未来两三年都见不到回报，并不适合短期投资。“政府投资是一个不错的风向标。”他说，“无锡、宁波、青岛等地政府都对石墨烯产业投入巨资进行扶持。”

　　为进一步推进石墨烯产业化，意在利用投融资方式创新和加强协同创新能力加速推进石墨烯产业化进程的中国石墨烯产业投融资联盟也已正式成立。杭州道弘新材料基金总裁谢锌昊表示，中国石墨烯产业投融资联盟将成立联盟内基金，优选石墨烯项目，引进专业投资人，培育扶持石墨烯企业健康快速发展。

　　作为一种独特的先进碳材料，石墨烯正在掀起一场席卷全球的颠覆性产业革命。但总的来讲，目前石墨烯产业仍处在发展初期，特别是石墨烯整个产业链未实现疏通和整合。石墨烯产业发展之路究竟该怎么走?带着这一问题，近日采访了多位业内人士。

　　外部环境：加速推动产业化

　　石墨烯是世界上已发现的最薄、强度最高的纳米材料，也是导电性、导热性最出色的材料。在各国政府关注石墨烯产业发展之时，我国也先后推出了促进石墨烯产业化发展的相关规划和政策。据悉，石墨烯在今年被科技部列为“863”计划纳米材料专项重点支持内容;而在“十三五”科技发展规划中，石墨烯研发及产业化也有望独占一席。国家自然科学基金委对石墨烯基础研究也给予了高度重视，近年来每年都支持数百个与石墨烯相关的研究课题，相关项目累计已达1000多个。国家发改委、工信部在商讨出台新材料重大研究计划时，也多次组织对石墨烯产业的调研。

　　除了国家层面的支持，地方政府在推动石墨烯产业化发展方面也频频发力。此前，江苏省无锡市发布了《无锡石墨烯产业发展规划纲要》，积极推进石墨烯产业分工合作、资源共享与区域联动发展，进而将无锡打造成国家级石墨烯产业应用示范基地和具有国际竞争力的石墨烯产业发展示范区。无锡石墨烯产业发展示范区、无锡市石墨烯技术及应用研发中心、江苏省石墨烯检测技术重点实验室也于不久前揭牌。

　　此外，行业联盟的成立加速了石墨烯产业链、创新链、价值链的形成。去年7月13日，由清华大学、中科院金属研究所、南京科孚纳米技术有限公司、中科院宁波材料技术与工程研究所、北京现代华清材料科技发展中心等核心单位发起，联合国内从事石墨烯研发、产业化的22家法人机构，在中国产学研合作促进会的支持下成立了中国石墨烯产业技术创新战略联盟。短短1年多时间，联盟在促进产业化发展方面成绩斐然：先后在无锡、青岛、深圳和宁波布局了4个石墨烯产业创新基地;推动成立江苏省、山东省等省级石墨烯产业技术创新战略联盟;启动中国(泰州)石墨烯研究及检测公共服务平台;成立中国石墨烯标准化委员会，并发布全球首个明确给出石墨烯关键名词术语和定义的标准即中国石墨烯第1号标准《石墨烯材料的名词术语与定义》。

　　除了政策扶持和行业自身的努力，石墨烯产业化的进行还需要资金支持。国务院参事、中国生产力促进中心协会理事长石定寰表示，创新活动光有产学研还远远不够，还需要金融、财政的支持，形成一套完善的金融服务体系，不然创新活动就成了“无米之炊”。

　　中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春也表示：“当一项技术发展到成熟阶段进入产业化通道时，资本就变得尤为重要。”济南墨希新材料科技有限公司常务副总经理高飞表示，石墨烯是朝阳产业，长远来看是非常好的投资选择，然而目前石墨烯行业刚刚起步，大规模商业化应用尚未展开，企业盈利能力很弱，可能未来两三年都见不到回报，并不适合短期投资。“政府投资是一个不错的风向标。”他说，“无锡、宁波、青岛等地政府都对石墨烯产业投入巨资进行扶持。”

　　为进一步推进石墨烯产业化，意在利用投融资方式创新和加强协同创新能力加速推进石墨烯产业化进程的中国石墨烯产业投融资联盟也已正式成立。杭州道弘新材料基金总裁谢锌昊表示，中国石墨烯产业投融资联盟将成立联盟内基金，优选石墨烯项目，引进专业投资人，培育扶持石墨烯企业健康快速发展。

　　至于石墨烯最早能实现产业化应用的领域，专家认为可能还是石墨烯粉体以高端添加剂的形式应用于锂离子电池、涂料、油墨、塑料等领域。

　　例如，将石墨烯应用于锂离子电池可以解决传统锂电池能量密度和功率密度难以兼得的问题，因此石墨烯在锂离子电池中应用是一个非常有前途的方向。石墨烯可以在多个方面应用于锂电池中，比如石墨烯复合负极材料，如硅碳复合负极材料;也可以作为锂电池正负极材料的导电添加剂，还可以涂覆于铝箔集流体上，形成石墨烯功能涂层铝箔石。

　　然而，上述这些目前都处在“进行时”甚至“将来时”。近年来，石墨烯粉体在规模化制备技术上取得了巨大进步，目前成本已经从最初的几千元1克降到大批量生产时的每克几元甚至低于1元。尽管尚未经过产品均一性、稳定性等的考验，但为其在下游的应用提供了极大可能。

　　相比之下，石墨烯在下游的应用研究就显得相对滞后。目前石墨烯产业最大的瓶颈仍在于下游应用，还没有一个领域可以实现石墨烯的规模化应用。因此，业内人士指出，尽快实现石墨烯在下游的某一两个应用领域的突破是当前石墨烯产业化的关键。

　　“有了大订单，才可能有发展”。中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员刘兆平曾表示，目前石墨烯市场比较混乱，行业面临的问题较多，其中最重要的是应用技术的研发，这个问题搞清楚了，就可以有针对性地生产符合需求的石墨烯产品。高飞也表示：“目前国内石墨烯规模制备技术迅速发展，成本问题可以通过技术创新、规模效应来解决，但如何将石墨烯完美添加到产品里面并有效提升产品性能，这是最重要的。”他同时认为：“石墨烯应用研究应该接地气，要能实现产业化，还要对现有生产线改动尽量小。”高飞还表示，目前生产研发企业和下游企业缺乏沟通，科研单位的研发与企业应用缺少有效对接，业内过分偏重基础科学研究而实用型技术人才太少，这些都在制约石墨烯产业的进一步发展。

　　另外，石墨烯粉体或者薄膜产品本身的成本、品质、稳定性等仍有较大的改进空间。国家半导体照明工程研发及产业联盟理事长吴玲曾表示，目前LED行业正在快速发展，但LED最终能否走进老百姓家里，还要看它的价格。现在LED上的ITO用的是铟，石墨烯如果做好了就可以替代它，至少在半导体照明的光效提升方面，会是石墨烯的大客户。

　　当然，业内对石墨烯的未来仍然持乐观态度。石墨烯的发现者和诺贝尔奖获得者AndreGeim教授在今年的一次讲座中曾提出，预计三五年内，石墨烯会有令人惊奇的应用。在国际石墨烯创新大会上，美国CVDequipment公司、西班牙ICN2、德国耐驰公司、英国国家石墨烯研究所、西班牙Graphenea公司等10余家国外机构，墨西科技、厦门凯纳、上海新池、中科院金属所等20余家国内单位展示了其最新成果和产品。从近期报道的消息来看，不少研究成果已经开始触摸到了应用层面，这些研究成果的应用，让消费者对可弯曲的智能手表、可折叠成智能手机的平板电脑、15分钟便充好电且续航能力达500千米的电动车蓄电池等石墨烯革命可能带来的改变，更加充满期待。石墨烯时代将不再遥远。

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　　石墨烯制备技术一览

　　自2004年Geim等首次用微机械剥离法制备出石墨烯以来，科研人员开发出众多制备石墨烯的方法，其中比较主流的方法有外延生长法、化学气相沉淀(CVD)法和氧化石墨还原法等。

　　●微机械剥离法石墨烯首先由微机械剥离法制得。微机械剥离法是用透明胶带将高定向热解石墨片按压到其他表面上进行多次剥离，最终得到单层或数层的石墨烯。该法操作简单、制作样本质量高，是当前制取单层高品质石墨烯的主要方法。但其可控性较差，制得的石墨烯尺寸较小且存在很大的不确定性，同时效率低，成本高，不适合大规模生产。

　　●外延生长法外延生长法包括碳化硅外延生长法和金属催化外延生长法。碳化硅外延生长法是在高温下加热SiC单晶体，使Si原子被蒸发而脱离表面，剩下的C原子通过自组形式重构得到石墨烯。金属催化外延生长法是在超高真空条件下，将碳氢化合物通入到具有催化活性的过渡金属基底表面，通过加热使吸附气体催化脱氢从而制得石墨烯。这两种方法所制备的石墨烯多为单层，可大面积制备出均匀的石墨烯。

　　●化学气相沉淀(CVD)法被认为最有希望制备出高质量、大面积的石墨烯的方法，也是产业化生产石墨烯薄膜最具潜力的方法。该法将碳氢化合物通入到高温加热的金属基底表面反应后冷却，冷却过程中在基底表面会形成数层或单层石墨烯。该法与金属催化外延生长法类似，其优点是可以在更低温度下进行，降低能量消耗，并且石墨烯易于分离，有利于后续的加工处理。

　　●氧化石墨还原法该法也被认为是目前制备石墨烯的最佳方法之一。该方法操作简单、制备成本低，可以大规模地制备出石墨烯，已成为石墨烯制备的有效途径。其具体操作过程是先用强氧化剂将石墨氧化成氧化石墨，在石墨层间穿插一些含氧官能团，后经超声可形成单层或数层氧化石墨烯，再用强还原剂将氧化石墨烯还原成石墨烯。

　　其他制备石墨烯的方法还有碳纳米管切割法、石墨插层法、离子注入法、高温高压(HPHT)生长法、爆炸法以及有机合成法等。