石墨烯曾經是資本市場的熱門概念,和市場給與的巨大期望相比,產業(yè)化進展一直不大。
4月10日,中國科學院院士,全國政協(xié)常委,九三學社中央副主席,北京石墨烯研究院院長劉忠范圍繞“新材料產業(yè)發(fā)展的底層邏輯:石墨烯的創(chuàng)新實踐”對石墨烯產業(yè)現(xiàn)狀和未來前景做了分享。
石墨烯目前很多領域還處于基礎研究階段,離產業(yè)化還比較遠,從制備等方面看還有很多不足,而且污染大,產能利用率低。
石墨烯被譽為21世紀的戰(zhàn)略性新興材料。從2004年被兩位英國物理學家通過撕膠帶的方式獲得,其優(yōu)越性能被大眾認識,2010年這兩位科學家被授予諾貝爾物理學獎。圍繞石墨烯,國內發(fā)表多篇論文,遠超美國,而且和石墨烯有關的公司注冊量一直在增加。
劉忠范認為,石墨烯應該借鑒日本東麗研究碳纖維的案例,長期埋頭科研,下苦功夫一點一滴慢慢突破。
他表示,粉體石墨烯一般用石墨剝離出來,不能用膠帶,是一個化工過程,最簡單是濃硫酸加上高錳酸鉀強氧化,把它一層層攪拌,可以撕開,但是很難控制,大片小片不統(tǒng)一,質量不佳。1公斤石墨烯需要50噸的水和50公斤的濃硫酸,會帶來大量的環(huán)境污染問題。
薄膜石墨烯是用爐子燒,通常用銅箔,通上天然氣1000攝氏度然后長出1層石墨烯,單層面積不大,也很難撕下來。
根據(jù)2022年數(shù)據(jù),粉體石墨烯產能是2.5萬噸,薄膜石墨烯產能是540萬平方米左右,但前者利用率是7%左右,后者利用率是0.23%,大量的產能過剩,都是政策亂導向帶來的。
劉忠范2019年花了半年時間走遍全國14個省29個城市,實地考察了上百家企業(yè)?疾斓慕Y果是國內石墨烯產業(yè)競爭力不足。
國外更多關注真正體現(xiàn)石墨烯新材料特性的未來型技術研發(fā),而中國則大多關注近期的實用性產品的開發(fā),生產企業(yè)主要以初創(chuàng)期的中小微企業(yè)為主,同質化競爭嚴重,高端研發(fā)方面相對欠缺。
他表示,未來如果不改變這種急功近利的思維方式,中國在石墨烯等硬科技領域還會不斷出現(xiàn)“卡脖子”問題。
他認為,一種新材料要想站住腳必須有離開它不行的用途,也就是殺手锏應用,石墨烯產業(yè)的低成本規(guī)模化制備技術、低成本的批量剝離轉移技術等都沒解決。
他認為,產業(yè)、技術、市場和科學不是一回事,各有各的范圍和責任,科學是天馬行空,需要的是自由,應該交給學術共同體。從某種意義上講,政府不能離科學前沿太近,否則會帶來巨大的決策風險,同時破壞學術生態(tài)。
產業(yè)和市場需要敢吃螃蟹的創(chuàng)新生態(tài)和公平競爭的文化土壤。政策的導向必須以繁榮市場為準則,這是有為政府必須承擔的重任。
劉忠范帶頭成立北京石墨烯研究院,同時成立了北京石墨烯研究院有限公司,在做石墨烯的基礎研究和產業(yè)化孵化。在其帶領下,裝備制造等都做了革新,4英寸單晶晶圓可年產將近2萬片,去年裝備銷售達到1500萬元,另外由于石墨烯很難剝離,就直接在工程材料表面高溫生長石墨烯,不剝直接用,叫蒙烯材料,該材料找到了產業(yè)化方向,其年產值目前有幾千萬元。