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2017中国国际石墨烯创新大会:让“黑金”发光

来源:科学网 作者:贡晓丽 2017-09-28 14:00:56
  石墨烯LED灯、石墨烯涂料、石墨烯口罩……走进近日于南京举行的石墨烯材料应用博览会展厅,这些“接地气”的产品琳琅满目。

  “截至今年5月底,我国拥有石墨烯专利技术,从事石墨烯研发、生产、销售、推广的相关企业数量达到2000多家,其中已形成石墨烯业务的企业超过50家,2016年国内石墨烯产业整体营收超过40亿元,是2015年的近10倍。”2017中国国际石墨烯创新大会上,中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春介绍说。

  虽然如此,但整体而言,国内外石墨烯的应用都还处于初级阶段。北京航空材料研究院教授王旭东认为,目前石墨烯的应用,相较其优异的性能还只是“冰山一角”。但从2017中国国际石墨烯创新大会上发布的众多新品可以看出,不论是制备技术还是应用领域,探索一直在持续。

  新产品“智联”城市

  自2004年被发现以来,作为目前最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,石墨烯被称为“黑金”,是“材料之王”,科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。由此,围绕石墨烯展开的每一项理论成果发布或产品问世,总能牵动业界期待的神经。

  9月24日,东旭光电在大会上发布了石墨烯散热大功率LED照明系列新品“超极灯”。“‘超极灯’技术具有较高壁垒,目前暂未发现市场上有同类技术出现。”东旭光电旗下明朔科技创始人陈威表示。

  “超极灯”是基于石墨烯的可逆液晶相变材料技术突破而实现的,其核心功效在于散热和导热。其内置照明模组体积比传统LED模组大幅缩小3/4,重量减少1/3,光效提升20%以上,且节电率提高20%至30%。与传统钠灯相比,其更可实现80%以上的节电率。在现场演示环节,钠灯、传统LED灯、石墨烯散热大功率LED灯对比显示,“超极 灯”产品亮度更高,配光也更加均匀。

  陈威说,为应对不同需求,模仿传统钠灯黄光色谱推出的石墨烯散热大功率LED黄光灯目前仅中国独有。东旭光电在大庆市的路灯改造项目中已首次采用模拟传统钠灯光色的“全光谱黄光、高光效”石墨烯散热LED模组。

  “我们将‘超极灯’定位为整个智慧城市的管理平台,这个市场预计在万亿元规模。”陈威说。据介绍,“超极灯”采用模块化结构设计,并留有多个通用接口,可集成各种信息设备技术,具备智慧照明、WI-FI热点、环境信息采集、安防及道路智慧监控、信息发布、应急可视报警等多种功能,将使得城市道路照明达到“智联”状态。

  新工艺减少污染

  随着业界对石墨烯认识的加深,石墨烯优良的性能和广泛的应用前景正受到越来越多业内人士的追捧,这极大促进了石墨烯制备技术的快速发展。

  记者在2017全球石墨烯产业研究报告中了解到,传统的石墨烯制备方式有:氧化还原法、机械剥离法、电化学剥离法、化学气相沉积法与外延生长法等。而目前以石墨为原料制备石墨烯的传统工艺,会产生大量的强酸、强氧化剂废液等,也面临着晶格破坏严重等多种问题,难以规模化绿色生产,经济效益有限。

  9月25日,天元羲王正式对外公布其革命性技术“多相量子自耦反应法”,此技术基于“物质电子相位”的科学理论,以低成本、高品质、更环保、高扩展、高性价比颠覆传统制备技术。同时,全面升级石墨烯应用技术,打造功能性石墨烯。以石墨烯为基体材料,把金属离子镶嵌在晶格里,例如铁、铜、铂等,让石墨烯在不同的应用产品中绽放个性,以期彻底改变产业应用短板。

  据天元羲王主席柯良节介绍,通过该技术剥离出的高纯度石墨烯,无须高温、高压,亦无须使用强酸,不仅能高效、环保、规模化量产石墨烯,而且极好地保护了石墨烯晶格的完整性,令石墨烯的性能在应用产品中得以有效发挥。

  “在当前新一轮产业升级和科技革命大背景下,新材料产业必将成为未来高新技术产业发展的基石和先导,对全球经济、科技、环境等各个领域发展产生深刻影响。”中国科学院院士、北京石墨烯研究院院长刘忠范表示,天元羲王对外公布的具有革命性的石墨烯制备和离子镶嵌技术,将拓宽石墨烯材料产业化应用的渠道。

  瓶颈还需突破

  材料是人类文明和社会进步的阶梯,关于石墨烯这种新型材料的前途,刘忠范认为,制备决定其未来。“当我们能够制备出理想的最好的石墨烯,越接近理想情况,它的应用面就会越广。”

  现实情况是,虽然目前我国石墨烯领域专利申请数量较为庞大,但涉及石墨烯原材料及制备工艺的基础专利比较少,而基础专利关乎原材料的技术,位于石墨烯产业链的顶端,因此谁在基础专利上占优势,谁就有了比较大的话语权。“我国在石墨烯基础专利申请方面还是比较薄弱的。”中国涂料工业协会总工程师马军表示。

  常州第六元素材料科技股份有限公司董事长瞿研也认为,很多企业的专利申请有骗取补贴的嫌疑,“而且将一项技术拆分成多项进行申请,每项专利证明材料只有薄薄几页纸,显然会存在很多漏洞”。

  马军认为,目前石墨烯行业存在四大发展瓶颈:行业标准缺失、市场过度透支石墨烯概念、石墨烯基础研究十分欠缺、知识产权保护申报流程冗长。

  关于技术标准,国家质量技术监督局近期披露,现阶段中国质量技术基础和国际先进水平差距比较明显,中国主导制定的国际标准仅占1%。“中国制造从做产品到做品牌再到做标准,最难实现的就是制定标准,这需要更多的科学研发和实践经验的积累。”马军说。

  近期,石墨烯产业联盟制定的石墨烯名称术语和定义已经发布实施,成为企业标准。而国家标准《石墨烯材料的术语、定义及代号》在国家标准化管理委员会的推动下,基本完成制定工作,正在报批程序中,这被认为给我国石墨烯产业积极参与国家技术规则制定提供了机遇。

  “标准是引领产业发展的灵魂,标准水平的高低则反映一个国家产业核心和经济、综合实力的强弱。”马军说。中国石墨烯产业的发展目前正处在关键节点,只有建立和遵循完善的标准化体系,才能最终保证产品达到所设计的质量,实现产品质量控制,才能促进中国石墨烯产业安全、有序和健康地发展。
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