石墨烯：“黑金子”如何發(fā)光發(fā)熱？

    鋰電世界  石墨烯被譽為“黑金子”，是世界上最柔軟的堅硬材料，其產(chǎn)業(yè)化如何實現(xiàn)一直備受關(guān)注。
    日前，“青島國家石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新示范基地、青島國際石墨烯創(chuàng)新中心揭牌暨入駐項目集中簽約儀式”在青島高新區(qū)舉行。
    作為我國北方唯一的國家級示范基地，青島國家石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新示范基地致力于石墨烯全產(chǎn)業(yè)鏈的創(chuàng)新與應(yīng)用，重點包括石墨烯工藝裝備、工藝技術(shù)、材料宏量制備技術(shù)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，實現(xiàn)石墨烯材料在海洋防腐、海水淡化、動力儲能、透明導(dǎo)電膜、復(fù)合材料及環(huán)保等下游應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新與市場化應(yīng)用。
    作為全國唯一由中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟建設(shè)運營的國際石墨烯創(chuàng)新中心，青島國際石墨烯創(chuàng)新中心為來自海內(nèi)外的石墨烯創(chuàng)新技術(shù)團隊提供從苗圃階段到孵化器再到加速器的全鏈條孵化場所和服務(wù)。目前已有“千人計劃”侯士峰博士團隊、“泰山學者”青島大學劉敬權(quán)教授等海內(nèi)外近20個項目簽約落戶創(chuàng)新中心。
    山東青島國家石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新示范基地、青島國際石墨烯創(chuàng)新中心的揭牌標志著青島高新區(qū)與中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟進入全面合作的新階段。儀式上集中簽約落戶的4個項目分別涵蓋了石墨烯制備技術(shù)及制備設(shè)備、石墨烯海水淡化及抗腐蝕涂料、石墨烯導(dǎo)電導(dǎo)熱源料及超級電容、石墨烯在PE防彈材料中的應(yīng)用等石墨烯前沿重點應(yīng)用領(lǐng)域。
    目前，在石墨烯產(chǎn)業(yè)化方面，青島不僅具備龍頭企業(yè)，還搭建了全方位的研發(fā)平臺，推動石墨烯產(chǎn)業(yè)化快步實現(xiàn)。“做石墨烯不在于產(chǎn)量，應(yīng)用方面是個難題，做出石墨烯材料以后，如果市場沒有形成對石墨烯的規(guī)模化需求，一切等于零。”青島一家石墨烯企業(yè)負責人宋立祿說。
    現(xiàn)階段，國內(nèi)不少企業(yè)透露已掌握石墨烯提煉、制備的方法，已經(jīng)開始量產(chǎn)，或即將進入規(guī)模化生產(chǎn)階段。據(jù)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)石墨烯累計潛在生產(chǎn)能力高達數(shù)百噸，然而市場對石墨烯的需求量并未達到預(yù)期。
    年產(chǎn)千噸級石墨烯
    記者在采訪中了解到，目前石墨烯需求最大的領(lǐng)域集中在涂料領(lǐng)域。多位專家預(yù)計，石墨烯的首個大規(guī)模應(yīng)用也可能是涂料領(lǐng)域。“涂料領(lǐng)域有望率先對石墨烯粉體形成大規(guī)模應(yīng)用，最先取得突破的企業(yè)不僅可以搶占行業(yè)制高點，也可能是最先盈利和獲利最大的企業(yè)。”專家表示。從國內(nèi)范圍看，多家企業(yè)正在進行防腐涂料、導(dǎo)熱導(dǎo)電涂料的研發(fā)。在青島，已經(jīng)涌現(xiàn)出賽瑞達等國內(nèi)領(lǐng)先的石墨烯企業(yè)。
    青島賽瑞達電子裝備股份有限公司已經(jīng)實現(xiàn)新型石墨烯海洋防腐涂料的小范圍使用，目前開始推廣至國內(nèi)外大型船舶制造廠、海洋工程等下游應(yīng)用領(lǐng)域。公司負責人宋立祿告訴記者，一艘萬噸級的船，一次至少需要上百噸的防腐涂料，每年花費的成本可想而知。加入石墨烯后，新型的海洋防腐涂料涂一次可以維持2~3年，不僅降低了涂料和燃料成本，同時還提高了船體的航行速度。
    不僅船舶需要“防腐”，海上浮標、海上鉆井平臺等都需要“防腐”。宋立祿說，除了作為復(fù)合材料加入到防腐涂料中，石墨烯還可以發(fā)揮其超強的吸附、過濾作用實現(xiàn)海水淡化，把海水中的鹽分和其他成分進行分離，從而產(chǎn)生中水或純凈水，直接用于工業(yè)用水、園林綠化等。
    石墨烯專家告訴記者，全世界都在加快對石墨烯的研發(fā)，石墨烯的制備技術(shù)日益成熟，成本也在逐漸下降。從全國范圍看，除了第六元素、寧波墨西科技等已經(jīng)公開表示開展石墨烯規(guī)模化生產(chǎn)的企業(yè)外，交通大學、復(fù)旦大學、浙江大學、高通材料、泰州巨納、中科院煤化所等眾多的研究機構(gòu)和企業(yè)都宣傳了石墨烯的制備技術(shù)和規(guī)模化生產(chǎn)能力。
    專家表示，據(jù)不完全統(tǒng)計，第六元素已經(jīng)建成年產(chǎn)100噸石墨烯/氧化石墨烯生產(chǎn)線；寧波墨西科技建成了年產(chǎn)300噸石墨烯量產(chǎn)生產(chǎn)線。加上新進石墨烯制備企業(yè)，按照各企業(yè)宣傳的口徑計算，國內(nèi)石墨烯年產(chǎn)能可能在幾百噸甚至上千噸。
    石墨烯市場需求尚待培育
    石墨烯提煉和制備技術(shù)已經(jīng)成熟，保證市場供應(yīng)不成問題，但是需求尚未達到規(guī)模。記者在近日舉辦的全球石墨烯大會上看到，如今石墨烯的交易單位，已經(jīng)由原先的克上升到公斤。雖然企業(yè)宣稱能夠?qū)崿F(xiàn)石墨烯量產(chǎn)，但是因為沒有市場化的需求，目前并沒有真正大規(guī)模生產(chǎn)石墨烯的企業(yè)。如何應(yīng)用石墨烯成為當下企業(yè)和院所的重中之重。
    近日，青島華高能源科技公司在石墨烯提取技術(shù)方面取得新突破，公司提取的石墨烯達到單層納米級別，純度、韌性等各項指標處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，同時提取的成本更低、尺寸更大。這種高品質(zhì)的石墨烯將被開發(fā)成特異性導(dǎo)熱工程塑料，用于LED燈、暖氣管和電子產(chǎn)品外殼等領(lǐng)域，能夠有效增強產(chǎn)品散熱性。“塑料材料加入石墨烯后可以改變塑料的散熱方式，增強散熱效果，極大提高產(chǎn)品的使用壽命。”青島華高能源科技有限公司執(zhí)行總經(jīng)理錢峰告訴記者，公司已開發(fā)出8種具有使用價值的石墨烯產(chǎn)品。
    目前，石墨烯在涂料領(lǐng)域大展身手之外，在光電、鋰電池、復(fù)合材料等應(yīng)用領(lǐng)域的研究進展也非常快。國家石墨烯聯(lián)盟秘書長李義春告訴記者，現(xiàn)在國內(nèi)研究鋰電的機構(gòu)非常多，有的企業(yè)已經(jīng)進入中試階段，有可能在一兩年內(nèi)實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。
    李義春表示，相比之下石墨烯薄膜的應(yīng)用可能市場前景更好一些，國內(nèi)制備石墨烯薄膜的企業(yè)主要有二維碳素、格菲電子、重慶墨希等幾家，已經(jīng)具備規(guī)模化生產(chǎn)能力或者是準備規(guī)模化生產(chǎn)。而對石墨烯薄膜的應(yīng)用，幾乎都集中在手機透明導(dǎo)電薄膜領(lǐng)域，借以取代傳統(tǒng)的ITO膜。除此之外，也有一些企業(yè)開始研發(fā)散熱膜。
    在石墨烯薄膜方面，青島海納爾納米科技公司也取得進展。近日，公司與中科院蘇州納米所合作研發(fā)的大面積石墨烯薄膜制造設(shè)備開始運行。公司研發(fā)部負責人告訴記者，這一新型設(shè)備可生產(chǎn)50厘米寬的石墨烯薄膜，具有高導(dǎo)電性、高散熱性和高韌性等特點，可用作手機、平板電腦等高端電子設(shè)備的觸控屏導(dǎo)體材料。
    李義春表示，當下中國石墨烯企業(yè)存在小而散的問題，石墨烯要產(chǎn)業(yè)化規(guī)模化發(fā)展需要龍頭大企業(yè)的資金和經(jīng)驗。“石墨烯的應(yīng)用必將是依附在其他行業(yè)中，希望其他行業(yè)企業(yè)可以參與到石墨烯的應(yīng)用研發(fā)中來。”李義春告訴記者，聯(lián)盟雖然有30多家企業(yè)，但缺乏有實力的龍頭企業(yè)，而國外生產(chǎn)石墨烯的均是大企業(yè)，包括空客、巴斯夫等。我們希望國內(nèi)的龍頭企業(yè)能夠?qū)⒛抗馔断蚴┑陌l(fā)展，我們需要大企業(yè)的雄厚資金以及豐富的市場經(jīng)驗來推動石墨烯產(chǎn)業(yè)化規(guī)模化發(fā)展。