2013年1月,歐盟委員會(huì)將石墨烯列為未來(lái)新興技術(shù)旗艦項(xiàng)目之一。該項(xiàng)目的研究范圍十分廣泛,其中石墨烯的制備是核心。歐盟委員計(jì)劃十年提供10億歐元

2013年1月,歐盟委員會(huì)將石墨烯列為未來(lái)新興技術(shù)旗艦項(xiàng)目之一。該項(xiàng)目的研究范圍十分廣泛,其中石墨烯的制備是核心。歐盟委員計(jì)劃十年提供10億歐元資助,將石墨烯研究提升至戰(zhàn)略高度。

英國(guó)在之前投入5000萬(wàn)英鎊支持石墨烯商業(yè)化應(yīng)用之后,接著追加投資2150萬(wàn)英鎊資助石墨烯研究項(xiàng)目,推進(jìn)石墨烯商業(yè)化進(jìn)程,并建立國(guó)家石墨烯研究所(NGI),該機(jī)構(gòu)有望成為世界領(lǐng)先的石墨烯研究和開(kāi)發(fā)中心。

2002-2013年,美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)關(guān)于石墨烯的資助達(dá)到500項(xiàng)。重點(diǎn)方向包括復(fù)合材料、石墨烯電子器件、CMOS晶體管、存儲(chǔ)器件開(kāi)發(fā),生物傳感器和石墨烯制備等方面。同時(shí),美國(guó)國(guó)防部及其下屬機(jī)構(gòu)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃署開(kāi)展多項(xiàng)石墨烯研究項(xiàng)目,重點(diǎn)開(kāi)發(fā)更輕更小、更快和更高頻的電子器件。2008年7月,計(jì)劃署發(fā)布碳電子射頻應(yīng)用項(xiàng)目,項(xiàng)目投資為2200萬(wàn)美元。IBM研制出截至頻率高達(dá)155GHz的石墨烯晶體管,是碳電子射頻應(yīng)用研發(fā)的里程碑。

2013年,密歇根理工大學(xué)成功研制三維石墨烯電極,有望替代鉑電極在太陽(yáng)能中的應(yīng)用。而馬爾拉大學(xué)開(kāi)發(fā)出新型石墨烯納米復(fù)合材料,有望用作新型的吸附劑。

同年,索尼通過(guò)改進(jìn)后的化學(xué)氣相沉積(CVD)法制作出約120mm×230mm的石墨烯薄膜,目標(biāo)是作為透明導(dǎo)電膜。

我國(guó)也在加大對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持,新材料“十二五”規(guī)劃為石墨烯產(chǎn)業(yè)明確了發(fā)展方向。

當(dāng)前,我國(guó)在石墨烯基礎(chǔ)研究突出。2007-2013年間,中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)關(guān)于石墨烯的資助項(xiàng)目達(dá)到了1096項(xiàng),特別是在2012-2013年間,有關(guān)石墨烯的項(xiàng)目急劇增加。重點(diǎn)項(xiàng)目包括:可見(jiàn)光響應(yīng)的新型石墨烯、納米復(fù)合材料光催化處理有機(jī)污染物、新興碳基復(fù)合材料、鈦酸鋰-石墨烯負(fù)極材料可控及電化學(xué)性能研究、高效石墨烯/半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)異質(zhì)節(jié)研究等。

2013年7月,在中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)會(huì)的支持下,多家機(jī)構(gòu)發(fā)起中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,目前中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟已經(jīng)在無(wú)錫、青島、深圳和寧波建立了4個(gè)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新基地。聯(lián)盟發(fā)起方中,除多家大學(xué)科研單位外,還包括多家上市公司。

從近兩年的我國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)情況來(lái)看,熱點(diǎn)領(lǐng)域主要集中石墨烯制備以及作為透明導(dǎo)電電極、晶體管半導(dǎo)體器件以及傳感器和復(fù)合材料等領(lǐng)域,這些也是石墨烯有希望最先產(chǎn)業(yè)化的領(lǐng)域,表明我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)處于第二階段,技術(shù)成長(zhǎng)階段,我國(guó)石墨烯研究正從實(shí)驗(yàn)室向產(chǎn)業(yè)化過(guò)渡。

根據(jù)中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)網(wǎng)數(shù)據(jù),截至2014年7月,中國(guó)有關(guān)石墨烯專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量處于世界首位。不過(guò),從專(zhuān)利保護(hù)區(qū)域分布來(lái)看,美國(guó)、日本、韓國(guó)等國(guó)家在世界其他主要國(guó)家都對(duì)其石墨烯專(zhuān)利申請(qǐng)了專(zhuān)利保護(hù)。而我國(guó)機(jī)構(gòu)雖然在專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量上具有優(yōu)勢(shì),但基本上以國(guó)內(nèi)申請(qǐng)為主,很少有對(duì)其石墨烯專(zhuān)利的國(guó)外保護(hù)。

作為頗有前景的高新技術(shù)材料,石墨烯有望在半導(dǎo)體、光伏、鋰電池、航天、軍工、LED和觸控屏等領(lǐng)域帶來(lái)一次材料革命,一旦實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,其市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到萬(wàn)億元級(jí)別以上。

不過(guò),從實(shí)際情況看來(lái),石墨烯產(chǎn)業(yè)化尚待時(shí)日,制造工藝不穩(wěn)定,成本居高不下,仍是石墨烯走向產(chǎn)業(yè)化的主要制約因素。從制造工藝來(lái)看,目前業(yè)內(nèi)通行的方法均有各自的優(yōu)勢(shì)和缺陷,產(chǎn)業(yè)技術(shù)路徑仍在探討之中。

目前開(kāi)展石墨烯研究的主要是高校科研院所等研究單位和少數(shù)企業(yè),研究力量比較分散,要盡快實(shí)現(xiàn)石墨烯產(chǎn)業(yè)化,必須通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)學(xué)研協(xié)作,建立一條完整的石墨烯研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈,打造公共科技服務(wù)平臺(tái)和測(cè)試平臺(tái),優(yōu)化研究和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)環(huán)境。

多家公司加速布局

2013年初,中科院重慶研究院制成國(guó)內(nèi)首片15英寸單層石墨烯和7英寸石墨烯觸摸屏,未來(lái)可用于手機(jī)和電腦等電子產(chǎn)品。研究院制備15英寸銅箔襯底均勻單層石墨烯,并成功將其完整地轉(zhuǎn)移到柔性PET襯底和其他基底表面。

上海南江集團(tuán)與中科院重慶研究院共同推進(jìn)大面積單層石墨烯產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目,前期投資達(dá)2.67億元。石墨烯產(chǎn)業(yè)基地已成功落戶(hù)重慶,將力爭(zhēng)盡快建成首期生產(chǎn)線并投產(chǎn),形成1000萬(wàn)片石墨烯產(chǎn)能。

2013年5月,常州二維碳素科技、無(wú)錫格菲電子薄膜科技、深圳力合光電傳感聯(lián)合江南石墨烯研究院宣布,國(guó)內(nèi)首條年產(chǎn)3萬(wàn)平方米的石墨烯薄膜生產(chǎn)線正式投產(chǎn)。常州二維碳素科技率先將石墨烯薄膜應(yīng)用于手機(jī)電容式觸摸屏,并實(shí)現(xiàn)4英寸石墨烯觸摸屏手機(jī)小批量生產(chǎn)。無(wú)錫格菲電子薄膜科技表示,公司計(jì)劃生產(chǎn)50萬(wàn)件石墨烯手機(jī)觸摸屏,并計(jì)劃再融資1億元,擴(kuò)大石墨烯手機(jī)觸摸屏生產(chǎn)規(guī)模。

二維碳素的核心技術(shù)是采用CVD工藝在銅基底上生長(zhǎng)石墨烯薄膜的工藝。將甲烷(及輔助氣體)通入反應(yīng)爐中,經(jīng)過(guò)1000攝氏度以上的高溫加熱,甲烷碳?xì)滏I斷裂,碳原子在金屬催化劑基底上形成晶核,進(jìn)而形成多晶薄膜。

上市公司方面,中國(guó)寶安(000009)旗下的貝特瑞公司在2011年11月完成石墨烯中試線建設(shè)并投入生產(chǎn),目前公司有關(guān)石墨烯的研究方向主要是在負(fù)極材料領(lǐng)域。

烯碳新材(000511)在2013年完成戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型,從房地產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)向石墨烯等新材料產(chǎn)業(yè),實(shí)現(xiàn)了烯碳新材料的全產(chǎn)業(yè)鏈布局。根據(jù)公司烯碳產(chǎn)業(yè)集群的布局規(guī)劃,公司旗下產(chǎn)品包括資源類(lèi)、應(yīng)用類(lèi)和科技類(lèi)前沿產(chǎn)品。2013年公司完成戰(zhàn)略布局:置入海城三巖礦業(yè)有限公司40%股權(quán);置入奧宇集團(tuán)有限公司51%股權(quán)和黑龍江牡丹江農(nóng)墾奧宇石墨深加工有限公司51%股權(quán);投資參股連云港(601008)市麗港稀土實(shí)業(yè)有限公司,基本完成石墨碳、耐火碳和活性碳之基礎(chǔ)產(chǎn)品布局。

早在2011年6月,金路集團(tuán)(000510)與中科院金屬所簽署技術(shù)開(kāi)發(fā)合同,雙方將在“石墨烯材料及其應(yīng)用技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研發(fā)”方面展開(kāi)合作,金屬所負(fù)責(zé)具體研究開(kāi)發(fā)工作,并提供產(chǎn)業(yè)化可行性報(bào)告;公司負(fù)責(zé)提供研發(fā)經(jīng)費(fèi),并組織相關(guān)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化及市場(chǎng)開(kāi)發(fā)方面的工作。公司在研石墨烯透明導(dǎo)電薄膜、石墨烯基三維網(wǎng)絡(luò)散熱材料、石墨烯基動(dòng)力電池項(xiàng)目。在石墨烯透明導(dǎo)電膜方面,金屬研究所能制備出4英寸的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜。

[責(zé)任編輯:趙卓然]

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