為此,國內(nèi)石墨烯行業(yè)將與歐洲石墨烯旗艦計劃組、Phantoms基金會等共同發(fā)起成立國際石墨烯創(chuàng)新聯(lián)盟,聯(lián)盟將通過建立公益性、非政府的全球石墨烯創(chuàng)新服務平臺,在全球石墨烯產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展藍圖繪制、增強國際化聯(lián)合創(chuàng)新、架設技術(shù)與資本的橋梁等國際產(chǎn)業(yè)環(huán)境建設等方面發(fā)揮重要的推動作用。據(jù)悉,聯(lián)盟總部有望設在中國。
中國高新區(qū)協(xié)會理事長張景安表示,中國在石墨烯領(lǐng)域研發(fā)起步較晚,但發(fā)展較快,有潛在優(yōu)勢和后發(fā)優(yōu)勢。特別是石墨烯許多應用領(lǐng)域的市場空間在中國、在全球石墨烯研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化布局中有很強的互補性。因此,在推動石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時,加強國際間的合作尤為重要。
加速方向:從應用領(lǐng)域突破瓶頸
石墨烯產(chǎn)業(yè)化目前風風火火,但仍然煉不出橫亙其前的最重要的一塊金子——應用研究的根本突破。
石墨烯應用領(lǐng)域十分廣泛,未來將在散熱材料、鋰電材料、儲能材料等領(lǐng)域獲得應用。但專家指出,目前最有價值的應用應該還是在半導體領(lǐng)域如晶體管、高頻元件、傳感器等。一旦晶圓級尺寸石墨烯單晶薄膜的規(guī)?;苽浼夹g(shù)取得突破,石墨烯將有望取代硅成為新一代半導體器件的核心材料,將為電子信息技術(shù)帶來革命性的變化。但是這對全世界都是一個巨大的難題,可能需要十幾年甚至數(shù)十年的努力,而且這一領(lǐng)域本身的資金、技術(shù)門檻都很高。
至于石墨烯最早能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用的領(lǐng)域,專家認為可能還是石墨烯粉體以高端添加劑的形式應用于鋰離子電池、涂料、油墨、塑料等領(lǐng)域。例如,將石墨烯應用于鋰離子電池可以解決傳統(tǒng)鋰電池能量密度和功率密度難以兼得的問題,因此石墨烯在鋰離子電池中應用是一個非常有前途的方向。石墨烯可以在多個方面應用于鋰電池中,比如石墨烯復合負極材料,如硅碳復合負極材料;也可以作為鋰電池正負極材料的導電添加劑,還可以涂覆于鋁箔集流體上,形成石墨烯功能涂層鋁箔石。
然而,上述這些目前都處在“進行時”甚至“將來時”。近年來,石墨烯粉體在規(guī)?;苽浼夹g(shù)上取得了巨大進步,目前成本已經(jīng)從最初的幾千元1克降到大批量生產(chǎn)時的每克幾元甚至低于1元。盡管尚未經(jīng)過產(chǎn)品均一性、穩(wěn)定性等的考驗,但為其在下游的應用提供了極大可能。
相比之下,石墨烯在下游的應用研究就顯得相對滯后。目前石墨烯產(chǎn)業(yè)最大的瓶頸仍在于下游應用,還沒有一個領(lǐng)域可以實現(xiàn)石墨烯的規(guī)模化應用。因此,業(yè)內(nèi)人士指出,盡快實現(xiàn)石墨烯在下游的某一兩個應用領(lǐng)域的突破是當前石墨烯產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。
“有了大訂單,才可能有發(fā)展”。中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員劉兆平接受中國化工報記者采訪時曾表示,目前石墨烯市場比較混亂,行業(yè)面臨的問題較多,其中最重要的是應用技術(shù)的研發(fā),這個問題搞清楚了,就可以有針對性地生產(chǎn)符合需求的石墨烯產(chǎn)品。高飛也向記者表示:“目前國內(nèi)石墨烯規(guī)模制備技術(shù)迅速發(fā)展,成本問題可以通過技術(shù)創(chuàng)新、規(guī)模效應來解決,但如何將石墨烯完美添加到產(chǎn)品里面并有效提升產(chǎn)品性能,這是最重要的?!彼瑫r認為:“石墨烯應用研究應該接地氣,要能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,還要對現(xiàn)有生產(chǎn)線改動盡量小。”高飛還表示,目前生產(chǎn)研發(fā)企業(yè)和下游企業(yè)缺乏溝通,科研單位的研發(fā)與企業(yè)應用缺少有效對接,業(yè)內(nèi)過分偏重基礎(chǔ)科學研究而實用型技術(shù)人才太少,這些都在制約石墨烯產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。
另外,石墨烯粉體或者薄膜產(chǎn)品本身的成本、品質(zhì)、穩(wěn)定性等仍有較大的改進空間。國家半導體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長吳玲曾表示,目前LED行業(yè)正在快速發(fā)展,但LED最終能否走進老百姓家里,還要看它的價格。現(xiàn)在LED上的ITO用的是銦,石墨烯如果做好了就可以替代它,至少在半導體照明的光效提升方面,會是石墨烯的大客戶。
當然,業(yè)內(nèi)對石墨烯的未來仍然持樂觀態(tài)度。石墨烯的發(fā)現(xiàn)者和諾貝爾獎獲得者Andre Geim教授在今年的一次講座中曾提出,預計三五年內(nèi),石墨烯會有令人驚奇的應用。在國際石墨烯創(chuàng)新大會上,美國CVD equipment公司、西班牙ICN2、德國耐馳公司、英國國家石墨烯研究所、西班牙Graphenea公司等10余家國外機構(gòu),墨西科技、廈門凱納、上海新池、中科院金屬所等20余家國內(nèi)單位展示了其最新成果和產(chǎn)品。從近期報道的消息來看,不少研究成果已經(jīng)開始觸摸到了應用層面,這些研究成果的應用,讓消費者對可彎曲的智能手表、可折疊成智能手機的平板電腦、15分鐘便充好電且續(xù)航能力達500千米的電動車蓄電池等石墨烯革命可能帶來的改變,更加充滿期待。石墨烯時代將不再遙遠。