【編者按】石墨烯自2004年問(wèn)世以來(lái)加匈,短短幾年時(shí)間攘轩,其神奇特性幾乎已是人盡皆知洞辣。尤其是其發(fā)明者在2010年榮獲諾貝爾獎(jiǎng)咐刨,更是令世人對(duì)石墨烯大加推崇。近年來(lái)扬霜,世界各國(guó)的投資不斷定鸟,科技概念股更是互相角逐、紛紛熱炒著瓶。在熱情高漲之后联予,我們還是應(yīng)當(dāng)冷靜的思考,認(rèn)清石墨烯材原,而不是簡(jiǎn)單的跟風(fēng)炒作偏团。
石墨烯橫空出世
2004年,英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的Geim研究小組首次制備出穩(wěn)定的石墨烯,推翻了經(jīng)典的“熱力學(xué)漲落不允許二維晶體在有限溫度下自由存在”的理論库忽,震撼了整個(gè)物理界攘宗,曼徹斯特大學(xué)的物理學(xué)家安德烈?海姆和康斯坦丁?諾沃肖洛夫也因此獲得2010年諾貝爾物理獎(jiǎng)。
石墨烯拌九,是一種碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜猾蔫。理想的石墨烯結(jié)構(gòu)可以看作被剝離的單原子層石墨,是目前世界上最薄的單原子厚度的材料恐丧。這種特殊結(jié)構(gòu)蘊(yùn)含了豐富而新奇的物理現(xiàn)象瀑乡,使石墨烯表現(xiàn)出許多優(yōu)異性質(zhì)。石墨烯不僅有優(yōu)異的電學(xué)性能晚沙,突出的導(dǎo)熱性能橙挽,超大的比表面積,其楊氏模量和斷裂強(qiáng)度也可與碳納米管媲美喝赎。而且還具有一些獨(dú)特的性能冶驴,例如完美的量子隧道效應(yīng)、半整數(shù)量子霍爾效應(yīng)暖眼、永不消失的電導(dǎo)率等惕耕。
正因?yàn)槭┎牧暇哂腥绱吮姸喾牟谩⑵嫣氐男再|(zhì)诫肠,引起了物理、化學(xué)欺缘、材料等不同領(lǐng)域科學(xué)家的極大研究興趣栋豫。近年來(lái),世界各國(guó)政府谚殊、企業(yè)和科研院所均對(duì)石墨烯表現(xiàn)出極大的熱情丧鸯,研發(fā)投入、產(chǎn)業(yè)化投資此起彼伏嫩絮。業(yè)界認(rèn)為丛肢,石墨烯或?qū)⒊蔀楦咚倬w管、高靈敏度傳感器剿干、激光器蜂怎、觸摸屏、蓄電池置尔、電子產(chǎn)品散熱以及太陽(yáng)能電池等多種新一代器件的核心材料登彪。
各國(guó)對(duì)石墨烯的鐘愛(ài)
近年來(lái)世界各國(guó)均在石墨烯這一領(lǐng)域進(jìn)行了大量的研究和資金投入,各國(guó)政府及企業(yè)對(duì)其高度關(guān)注城搀。歐盟标狼、英國(guó)、韓國(guó)、日本纠徘、德國(guó)等多國(guó)計(jì)劃投巨資用于石墨烯的產(chǎn)業(yè)研究君博,未來(lái)十年計(jì)劃累計(jì)投入金額將高達(dá)30多億美元。
2013年1月暴雕,歐盟委員會(huì)更是將石墨烯列為“未來(lái)新興技術(shù)旗艦項(xiàng)目”之一谒电,10年提供10億歐元資助,將石墨烯研究提升至戰(zhàn)略高度芹菱,形成以諾貝爾獎(jiǎng)得主領(lǐng)銜的組團(tuán)發(fā)展格局冗呀,同時(shí)歐盟成員國(guó)如英國(guó)、德國(guó)都制定了各國(guó)自身的研究計(jì)劃桩垫。
2006-2012 年間钠锉,美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)(NSF)關(guān)于石墨烯的資助項(xiàng)目有200 多項(xiàng)。與此同時(shí)西轩,美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署也開(kāi)展了多項(xiàng)石墨烯研究項(xiàng)目员舵,重點(diǎn)布局石墨烯在超級(jí)電容器和下一代更小、更快的電子器件等前沿方向的應(yīng)用藕畔。
韓國(guó)马僻、日本等國(guó)政府也積極支持本國(guó)科研機(jī)構(gòu)和公司開(kāi)展石墨烯技術(shù)研發(fā)及商業(yè)化應(yīng)用研究。2012年至2018年間注服,韓國(guó)原知識(shí)經(jīng)濟(jì)部預(yù)計(jì)將向石墨烯領(lǐng)域提供2.5億美元的資助韭邓。日本早在2007年就開(kāi)始了對(duì)石墨烯技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的資助。
各國(guó)政府扶持石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí)溶弟,眾多知名企業(yè)也是投巨資到石墨烯研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的競(jìng)爭(zhēng)中女淑,并相繼取得成果。如韓國(guó)三星宣稱將石墨烯成功應(yīng)用于觸摸屏辜御,制造出了多層石墨烯等材料組成的透明可彎曲顯示屏鸭你,可廣泛應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備。索尼公司成功合成大面積長(zhǎng)120米擒权、寬230米的石墨烯薄膜袱巨。IBM、巴斯夫和索尼等均投入巨額資金逊床,化工醫(yī)藥巨頭拜耳遥喘、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)巨頭英國(guó)羅羅公司也加強(qiáng)了對(duì)石墨烯的研發(fā),力圖迅速占領(lǐng)石墨烯產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)访跛。
中國(guó)的石墨烯投資熱
綜觀全球捣雪,可以說(shuō)中國(guó)對(duì)石墨烯的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化投入,近幾年來(lái)升溫最快秩漾。從國(guó)家各部委延懂、各級(jí)地方政府,高校,企業(yè)等昵壁,對(duì)石墨烯的投資一浪高過(guò)一浪烫毡。
工信部及發(fā)改委在相關(guān)的政策法規(guī)中,也要將石墨烯列為未來(lái)支持發(fā)展之列坠地。近日有消息稱弄萨,工信部等相關(guān)部門(mén)正在考慮統(tǒng)籌研究石墨烯材料,而石墨烯材料也有望進(jìn)入新材料“十三五”規(guī)劃圾纤。
為了推動(dòng)國(guó)內(nèi)石墨烯研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程瓣颅,由清華大學(xué)、中科院金屬所譬正、寧波材料所宫补、南京科孚納米技術(shù)有限公司、北京現(xiàn)代華清材料科技發(fā)展中心等單位聯(lián)合國(guó)內(nèi)從事石墨烯技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)曾我、大學(xué)粉怕、科研機(jī)構(gòu),成立了以提升產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力為目標(biāo)抒巢,企業(yè)發(fā)展需求和共同利益為基礎(chǔ)的技術(shù)創(chuàng)新合作組織—中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟贫贝。聯(lián)盟先后組建了技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)蛉谜、專利稚晚、資源、產(chǎn)業(yè)促進(jìn)悦陋、國(guó)際合作等專門(mén)委員會(huì)來(lái)整合協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)資源蜈彼,提升產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力,提高行業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力俺驶。
除了部委的政策引導(dǎo)外,地方政府也是積極支持石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展殊精,江蘇协黑、四川、內(nèi)蒙诽檬、深圳等各級(jí)地方政府紛紛出臺(tái)政策脏拦,扶持石墨烯產(chǎn)業(yè)。同時(shí)殿扮,各地的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟也是紛紛建立摇昌。
江蘇常州2011年成立了江南石墨烯研究院,建立公共研發(fā)平臺(tái)并引進(jìn)了幾家石墨烯團(tuán)隊(duì)篓围,并且已經(jīng)孕育成國(guó)內(nèi)規(guī)模較大净耍、影響力較強(qiáng)的石墨烯領(lǐng)域企業(yè)。
浙江寧波也在積極推進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)化,2013年成立了“石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用開(kāi)發(fā)”重大科技專項(xiàng)嘉警,首期支持資金為3年9000萬(wàn)元蕴来,重點(diǎn)支持石墨烯應(yīng)用開(kāi)發(fā),促進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈條的形成拼缝。
2013年6月娱局,內(nèi)蒙古石墨烯材料研究院成立。
2013年9月咧七,中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟與青島市高新區(qū)管委會(huì)衰齐、青島賽瑞達(dá)電子裝備股份有限公司三方合作共建青島國(guó)家石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新示范基地正式簽約。
2013年12月继阻,山東省石墨烯聯(lián)盟成立娇斩。
2013年12月消息,上海浦東新區(qū)正籌備建立臨港石墨烯產(chǎn)業(yè)園區(qū)穴翩,力爭(zhēng)3-5年內(nèi)培育2-4家龍頭企業(yè)犬第。并爭(zhēng)取參與石墨烯國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定,力爭(zhēng)“國(guó)家石墨烯檢驗(yàn)監(jiān)測(cè)中心”落戶浦東芒帕。
2014年初消息歉嗓,為加快內(nèi)蒙古自治區(qū)石墨產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí),內(nèi)蒙古自治區(qū)擬組建石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。
2014年6月背蟆,石墨烯產(chǎn)業(yè)研發(fā)中心在青島國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)落戶鉴分。
在全國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程中,主要技術(shù)來(lái)源有清華大學(xué)带膀、中科院等科研院所的技術(shù)成果轉(zhuǎn)化以及歐美留學(xué)歸來(lái)相關(guān)人員的技術(shù)欣慰。在投資主體方面,有力合股份诅订、金路集團(tuán)氮栏、樂(lè)通股份、方大炭素乡羹、中國(guó)寶安左蛙、新華錦、南江集團(tuán)(華麗家族)等上市企業(yè)的雄厚資金矫震,也有各地政府的資本投入裁甘。粗略估算,全國(guó)在石墨烯產(chǎn)業(yè)方面的投入已不下10億元控屡。
除了專門(mén)從事石墨烯產(chǎn)業(yè)的企業(yè)外区蛹,還有眾多其他行業(yè)的企業(yè)也在加強(qiáng)石墨烯方面的投入【康得新2014年8月4日發(fā)布公告稱艺挽,公司擬設(shè)立“張家港康得新石墨烯應(yīng)用科技有限公司”嚎论,注冊(cè)資本為1億元,公司經(jīng)營(yíng)范圍初定為石墨烯新材料技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用童叠、石墨烯相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)框喳、生產(chǎn)及銷售等。2014年8月12日東旭光電發(fā)布公告稱厦坛,公司已與北京理工大學(xué)簽署了關(guān)于在石墨烯新材料領(lǐng)域開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研合作的協(xié)議五垮。
技術(shù)進(jìn)展及專利狀況
經(jīng)過(guò)近幾年世界各國(guó)在石墨烯方面的研究,已取得了不小的技術(shù)成果杜秸,同時(shí)也積累了大量的專利技術(shù)放仗,只待技術(shù)完備,便可進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)撬碟。
石墨烯觸摸屏研究處于前列的國(guó)家有美國(guó)诞挨、英國(guó)、日本和韓國(guó)呢蛤,而目前開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化的公司也有韓國(guó)三星惶傻、日本索尼、CambriosTec以及3M其障。日本東麗银室、東芝、索尼產(chǎn)研和信越化學(xué)斜曾、三星等廠商在石墨烯研究方面進(jìn)展迅速螺喂。
國(guó)內(nèi)在產(chǎn)業(yè)化方面也是佳績(jī)不斷。2013年初南椒,中科院重慶研究院研制出15英寸的單層石墨烯和7英寸石墨烯觸摸屏范咖。2013年2月,無(wú)錫格菲電子薄膜科技公司研發(fā)出石墨烯電容式手機(jī)呐取。常州第六元素公司年產(chǎn)100噸粉體鳄盗,寧波墨西科技公司年產(chǎn)300噸石墨烯粉體項(xiàng)目成功投產(chǎn)。2013年5月芙卸,常州二維碳素科技公司敷液、無(wú)錫格菲電子薄膜科技公司、深圳合力光電傳感公司聯(lián)合江南石墨烯研究院在常州投產(chǎn)3萬(wàn)平方米石墨烯薄膜生產(chǎn)線后摧。常州二維碳素科技公司研究出手機(jī)電容式觸摸屏。
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