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院士谈石墨烯产业的发展



 

刘忠范院士:打造一个具有全球竞争力的石墨烯产业

 

刘忠范,北京大学博雅讲席教授,中国科学院院士,发展中国家科学院院士,北京石墨烯研究院院长,中组部“万人计划”杰出人才,北京大学纳米化学研究中心主任。主要从事低维材料与纳米器件、分子自组装以及电化学研究。获国家自然科学奖二等奖、高等学校科学技术奖自然科学一等奖和中国化学会-阿克苏诺贝尔化学奖等奖励。

 

在今年的北大“云端”毕业典礼上,刘忠范院士以《不负时代,不负韶华》为题演讲时表示:我是从事石墨烯新材料研究的,也在进行着一个大胆的实践。我创建了北京石墨烯研究院,正带领数百名“石墨烯人”努力拼搏着,希望能够在产学研协同创新机制探索上有所突破,解决我国高科技产业面临的诸多“卡脖子”问题以及科技与经济两张皮难题。我的目标是打造一个具有全球竞争力的石墨烯产业。

 

刘忠范院士致力于石墨烯产业研究。在2020年石墨烯相关会议、论坛上,刘忠范院士对于石墨烯产业的发展之路表达了很多自己的观点。

 

 

石墨烯产业跑得有点快,需长远规划

 

今年刘忠范院士将多个提案带上两会。在接受采访时刘忠范院士表示去年考察了上百家企业,足迹遍及14个省份。他得出的结论是:虽然中国石墨烯产业规模引领全球,但仍存在盲目发展等问题。在产业还没有完全发展起来的时候,产能就接近过剩了。

 

刘忠范院士还提出一个问题就是只关注现在、不重视未来。大家关注的都是现在能卖钱的产品,内衣内裤、口罩、护腰、面膜等。而对于涉及产业核心竞争力的技术,我们关注得非常少。也就是说,我们的关注点跟国外不在一个频道上。他建议产业要有长远规划,同时科技和经济要形成合力,使产学研有效结合。

 

国内市场:石墨烯产业“三大件”

 

2020年10月17日,首都科学讲堂线上开讲,刘忠范院士带来题为 《神奇的石墨烯材料:机遇与挑战》的精彩讲座。据刘忠范院士介绍,截至2020年6月底,在工商部门注册的,营业范围包括石墨烯相关业务的企业,全国范围内达到了16800家,全国已经成立29个石墨烯产业园,54家石墨烯研究院,石墨烯产业创新中心有8个,联盟有12个,分布在21个省市。可以说在中国还处在“石墨烯热”之中。

  

国内市场上,中国石墨烯产业有“三大件”:锂离子电池的导电添加剂、防腐涂料、大健康电加热领域,这三个加到一起差不多能够达到90%,这是中国石墨烯的主要发展现状。

 

推动“研发代工”新模式 解决科技经济“两张皮”

 

2020年10月20日,刘忠范院士做客中央社会主义学院“共识大讲堂”,作“推动国家科技创新能力建设”主题讲座。他以石墨烯产业举例道,中国拥有全球最大规模的石墨烯基础研究和产业大军,已成为“统计数字上”的石墨烯强国,但产业内部科技经济“两张皮”现象非常严重,缺少原创性突破和“卡脖子”型核心竞争力。可“卡脖子”型技术并不是一蹴而就的,而是要经过多年不懈努力和持续资源投入,进行扎实的基础研究。

 

刘忠范院士提出,应当以政府为主导,整合高校和科研机构资源、吸纳企业和社会资本,建设以“政产学研”协同机制的“新型研发机构”,并在其中推动“研发代工”模式,积极为企业成立研发代工中心,开展“一对一”的定制化研发服务,解决企业的研发需求,同时提高新型研发机构的可持续发展能力,“让科学家和企业家同乘一条船”

 

探索石墨烯“杀手锏”级应用

 

2020年11月8日,第三届中国高科技产业化高峰会议主论坛上,刘忠范院士围绕石墨烯技术及其产业化发表主题演讲。他认为目前市场上尤其缺少石墨烯的“杀手锏”级别应用。

 

什么是“杀手锏”级别的应用呢?刘忠范院士简明扼要地表示:“不可替代,离开它就不行。这种用途才是未来石墨烯产业的基石。”

 

刘忠范院士提到,他带领的研发团队正在研究石墨烯蚕丝纤维,通过让蚕宝宝吃石墨烯,吐出来的蚕丝增强30%,韧性增强50%以上,目前已经实现了小规模的生产。“这不失为一种可能性,未来有可能变成杀手锏级别的用途之一。”

 

刘忠范院士认为,“杀手锏”级别的应用是建立在日趋完美的高性能石墨烯材料基础上的,可能是出于逻辑性的推理,也可能是出其不意的创造,研究人员一定要有耐心和坚持,既需要原创性的基础研究,也需要精益求精的研发和持续不断的投入。

 

不要走不出实验室的石墨烯

 

刘忠范院士一直强调“制备决定未来”,因为材料是产业的基石,对于石墨烯产业来说,当然也是如此。没有规模化制备上的突破,就不可能奢望石墨烯产业的未来。他还曾表示,“不要走不出实验室的石墨烯”。

 

 

2020年10月25日,“北京石墨烯论坛2020”上,刘忠范院士介绍了北京石墨烯研究院(BGI)最近一年来的建设成果和取得的成就。在应用研发领域,BGI硕果累累:下一代变革性光纤技术——烯碳光纤、石墨烯烯基第三代半导体照明技术、新一代电池集流体——烯铝集流体、石墨烯烯蚕丝纤维等,这些石墨烯应用成果的发布将会对相关领域产生变革性的影响。

 

 

石墨烯材料制备技术、规模化生产工艺和装备是BGI的核心研发领域。目前,BGI在石墨烯粉体制备、薄膜生长以及规模化制备装备研发方面取得一系列重要的原创成果。BGI的大尺寸高品质超洁净石墨烯薄膜制备技术、单晶石墨烯晶圆制备技术、超级石墨烯玻璃制备技术、柔性石墨烯玻璃纤维制备技术以及在石墨烯制备装备领域均已达到世界领先水平。BGI石墨烯薄膜生产示范中心也已启动,标志着薄膜已从研发转向标准化销售,是研究院核心技术产业化进程的重要里程碑。

 

结语

 

石墨烯作为碳材料家族的新秀,将是碳材料家族的下一个产业的继任者,也是人类文明的最新陪伴者,相信石墨烯产业拥有着非常无限、美好的未来。而基础决定实力,工艺决定质量,装备决定胜负。期待刘忠范院士及其领衔的BGI践行工匠精神,融通政产学研,打造出石墨烯产业的核心竞争力,推进石墨烯产业在中国的健康稳步发展。

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