日前，當華為中央研究院瓦特實驗室于第57屆日本電池大會上宣布“推出業界首個高溫長壽命石墨烯基鋰離子電池”時，國內一片沸騰。盡管后來表明，此“石墨烯基電池”非“石墨烯電池”，但這體現了人們對石墨烯進入工業化生產領域的深切期待。

 

　　在《中國制造2025》中選擇的10大重點突破技術和戰略產業中，石墨烯材料是前沿新材料領域的四大重點之一。在新一輪搶占產業制高點的競爭中，我省在省級的科技計劃中對開發石墨烯做了相當全面的戰略研究部署，希望凝集各方力量早日推動這項新興技術產業化。

 

　　A “新材料之王”應用空間巨大

 

　　“有一種物質，如同愛麗絲仙境一般神奇，那就是石墨烯。”2004年英國曼徹斯特大學首次成功從石墨中分離出石墨烯，6年之后他們因此獲得了諾貝爾物理學獎。

 

　　隨著研究的深入，人們越來越體會到它所謂的“神奇”。這是目前世上已知的最薄卻最堅硬的納米材料，具備極好的透光性、導電性、導熱性和超大比表面積，在電子、航天、軍工、生物、新能源、半導體等領域有廣泛的應用潛力，被稱作“后硅時代”可能改變世界的“神奇材料”。

 

　　因為自身具有的優異性能，石墨烯將帶來廣闊的市場前景和巨大的經濟效益。目前，純石墨烯的市場價格為每克千元以上。以鋰電行業為例，若石墨烯作為負極材料應用在十分之一的鋰離子電池中，其需求量在2500噸以上。2010年全球超級電容市場規模達50億美元，并保持著20％的增長率。隨著未來超級電容器的放量，石墨烯的應用空間巨大。

 

　　中國科學院預計，到2024年前后，石墨烯器件可望替代CMOS（互補金屬氧化物半導體）器件，其應用領域可擴展到包括納電子器件、光電化學電池、超輕型飛機材料、觸屏材料等方面，將為石墨烯的應用提供更廣闊的市場。

 

　　目前，英國、美國、日本、韓國、歐盟等都在投入巨資加快石墨烯的技術研發和產業化。我國已將石墨烯列為戰略前沿材料之一，并列入“十三五”規劃。目前，國內已有多個石墨烯產業化基地建成。我國在石墨烯領域的產業化已經走在了世界前列。

 

　　B 專家建議：應盡快產業化，占據產業鏈前端

 

　　2016年11月8日，在陜西省政府新聞辦舉行的新聞發布會上，省國土資源廳廳長王衛華宣布：“在陜南地區的丹鳳北部和勉縣——城固北部取得重大突破，兩個勘查區的晶質石墨片徑大、品位高、易選冶，已獲得石墨資源量400萬噸，遠景可達1300萬噸，將為陜西發展石墨烯新材料產業提供充足優質的資源保障。”

 

　　西北大學石墨烯制備技術與產業化應用課題組負責人王惠說：“我省相關研究起步早，與世界先進水平同步，擁有大量優質天然石墨資源，具備發展石墨烯產業的良好基礎。”

 

　　自2004年開始，王惠就開始跟蹤和了解石墨烯。2007年，由西北大學物理學院院長白晉濤組織牽頭的“西北大學石墨烯制備技術與產業化應用課題組”正式成立。這9年來，西北大學積累了石墨烯及其鋰電復合電極材料的多種制備技術與產業化應用研究經驗和成果：他們自主研發的銀粉材料，達到世界先進水平；通過“化學氧化－還原法”，以天然石墨為原料，實現了高性能石墨烯批量制備；課題組還完成了產量500公斤的石墨烯改性石墨鋰電負極材料的工業化放大試驗，產品性能達到了國標高性能石墨負極材料指標。同時，實驗室制備出多種超過1000mAh／g石墨烯鋰電池負極材料，與國際研究同步。

 

　　2016年以來，省科技廳先后組織省內優勢科研單位成立了石墨烯產業技術創新戰略聯盟和陜西省石墨烯聯合實驗室。截至目前，石墨烯聯盟成員單位共申請國際和國內發明專利20多項。

 

　　王惠建議，當前，將實驗室技術盡快轉化為商業可用的產品，占據產業鏈前端，是我省亟須解決的問題。“課題組正在積極搭建平臺，推動克容量接近或大于500mAh／g的石墨烯鋰電池負極材料在我省盡快產業化。”

 

　　C 產業發展需更多支持

 

　　石墨烯的市場化困難重重。白晉濤表示，這個“困境”主要在兩個方面：一是受制于制備過程中的高成本和低質量；另一方面，產業鏈下游的應用領域還未實現突破，尚未產生規模化需求。“石墨烯下游產業大都是中小企業，一臺透射電子顯微鏡的價格就在600萬元左右，他們心有余而力不足。而且，石墨烯產業的長遠發展需要大量的納米材料領域高科技人才。這些都是需要考慮到的問題。”

 

　　省工信廳黨組成員、總工程師蘭建文強調，要以企業為主體，鼓勵和引導社會資本進入石墨烯產業領域。他建議，要充分發揮企業在市場經濟中的主體作用，以產學研用一體化合作為基礎，形成政府、教學科研機構和應用企業協同創新的政產學研用合作對接機制。并通過新材料產業發展基金支持石墨烯產業發展。

 

　　“盡管國內關于石墨烯的成果轉移轉化已有一定規模，但依舊處于初級階段，為我省石墨烯研發和建立相關企業生產提供了機遇。”王惠認為，核心技術攻關依然是重中之重，政府應主導設立具有國內先進水平的省級石墨烯技術重點實驗室或工程中心，開展石墨烯應用技術研究、突破共性關鍵技術，組建更高水平的專業研究團隊，主動與國外石墨烯優秀研發團隊開展合作交流，進一步提高研究水平。

 

　　石墨烯技術產業的“落地開花”，還需要更多“呵護”。