石墨烯成為競相追捧的“寵兒 看重慶如何在石墨烯技術(shù)脫穎而出

    鋰電世界  今年初，一則“西班牙研發(fā)出‘超級石墨烯’電池可在8分鐘內(nèi)將一輛電動汽車充滿電”的消息，搶足了眼球。

    作為制造未來可彎曲、可折疊柔性顯示屏的理想材料，三星、蘋果、IBM等知名企業(yè)都覺察到石墨烯的潛力，并積極儲備與之相關(guān)的技術(shù)專利。石墨烯，一時間成為競相追捧的“寵兒”。

    3月上旬，又一條有關(guān)石墨烯的新聞?wù)紦?jù)了各大門戶網(wǎng)站的頭條——全球首批量產(chǎn)石墨烯手機(jī)在重慶發(fā)布。

    作為一個內(nèi)陸城市，重慶如何脫穎而出掌握石墨烯頂尖研發(fā)技術(shù)？圍繞石墨烯發(fā)展產(chǎn)業(yè)，重慶怎樣下好這盤“大棋”？
率先擁有全球領(lǐng)先技術(shù)的石墨烯單層薄膜材料量產(chǎn)工藝

    石墨烯產(chǎn)業(yè)在我市的崛起，離不開它的前端研發(fā)平臺——2011年，中科院重慶研究院成立伊始就確立將石墨烯研發(fā)作為主要研究方向，并于當(dāng)年底研發(fā)出大面積石墨烯薄膜制造工藝。

    兩年后，該院在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)成功研制出國內(nèi)首片15英寸的單層石墨烯薄膜。當(dāng)時有業(yè)內(nèi)專家稱，這將為手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品制造業(yè)帶來劃時代變革。

    有此“魔力”的石墨烯究竟為何物？

    中科院重慶研究院微納制造與系統(tǒng)集成研究中心副主任史浩飛稱，石墨烯是由碳原子組成的單原子層平面薄膜，被認(rèn)為是目前世界上最薄、透光度最好、強(qiáng)度最大的材料，可作為制備新型觸摸屏的核心部分——透明電極的材料。而且石墨烯薄膜的厚度只有0.34納米，一根頭發(fā)絲的直徑約等于10萬層石墨烯疊加起來的厚度。同時它還能保證很高的電導(dǎo)率和很好的柔性。

    “從這些優(yōu)點(diǎn)來看，石墨烯特別適合在電子信息產(chǎn)業(yè)中推廣應(yīng)用，目前華為、三星、中興等企業(yè)都相當(dāng)關(guān)注它的研發(fā)進(jìn)展情況。”史浩飛說。

    尖端科研成果的誕生，讓各方產(chǎn)業(yè)資本很快嗅到潛在商機(jī)。隨后，由上海南江集團(tuán)出資、中科院重慶研究院提供知識產(chǎn)權(quán)和技術(shù)、共同組建的重慶墨希科技有限公司應(yīng)運(yùn)而生，專門開發(fā)、生產(chǎn)石墨烯薄膜原材料。

    2013年底，該公司大面積單層石墨烯薄膜生產(chǎn)線在重慶高新區(qū)金鳳園區(qū)投產(chǎn)運(yùn)行。這條生產(chǎn)線使得石墨烯生產(chǎn)成本降至原來的1/3，每平方米成本約350元，實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)的原材料成本已降低到100元/平米左右（目前ITO市場價格在120-200元/平米之間），為產(chǎn)業(yè)鏈下游產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)造了良好條件，也標(biāo)志著我市率先擁有全球領(lǐng)先技術(shù)的石墨烯單層薄膜材料量產(chǎn)工藝。

    初步形成從原材料研發(fā)到批量制備元器件再到終端制造的產(chǎn)業(yè)鏈布局

    隨著重慶墨希科技公司在金鳳電子信息產(chǎn)業(yè)園區(qū)投產(chǎn)運(yùn)行，依托前者的集聚效應(yīng)，金鳳園區(qū)近年陸續(xù)吸引下游企業(yè)入駐，不斷擴(kuò)充石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈。

    去年底，高新區(qū)圍繞石墨烯產(chǎn)業(yè)引進(jìn)的全市首家石墨烯終端生產(chǎn)企業(yè)——新唐電科技有限公司開工投產(chǎn)，主要經(jīng)營石墨烯智能終端產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，包括智能手機(jī)、平板電腦等，邁出本地石墨烯產(chǎn)業(yè)化第一步。隨后松錄科技、嘉樂派等國內(nèi)6家智能終端企業(yè)紛至沓來落子金鳳，使我市初步形成從石墨烯原材料研發(fā)到批量制備元器件再到終端制造的產(chǎn)業(yè)鏈布局。

    “我們之所以要加速推進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)化，是因?yàn)樵谛虏牧袭a(chǎn)業(yè)里，最有前景的就是它。”市經(jīng)信委電子處處長張建聰表示，預(yù)計(jì)石墨烯在今后10年里，會在全球形成1萬億美元以上的產(chǎn)業(yè)鏈，涉及領(lǐng)域包括數(shù)字存儲、光伏電池、汽車電池等。而這些產(chǎn)業(yè)正好與我市現(xiàn)有的汽車、電子這兩大支柱產(chǎn)業(yè)完全融合。

    在史浩飛看來，這是當(dāng)前寧波、常州等國內(nèi)具有石墨烯發(fā)展基礎(chǔ)地區(qū)，尚停留在產(chǎn)業(yè)鏈培育階段時，我市卻脫穎而出的根本原因——重慶不僅擁有國內(nèi)頂尖的石墨烯研發(fā)實(shí)力，這里還有汽車、電子信息兩大基礎(chǔ)雄厚的產(chǎn)業(yè)。例如，長安汽車已同墨希科技展開汽車涂料、電池等方面合作，重慶經(jīng)開區(qū)觸摸屏制造企業(yè)美景光電也向墨希科技拋出訂單。

    “另外，石墨烯產(chǎn)業(yè)在我市的成長氛圍也比較好。”重慶高新區(qū)投資促進(jìn)局負(fù)責(zé)人介紹，近年來該區(qū)重點(diǎn)招商方向是面向以石墨烯為材料的產(chǎn)業(yè)，包括顯示觸控屏、鋰電池電極材料、晶體管等。當(dāng)前不僅市、區(qū)兩級財政每年會拿出不少于3000萬元的產(chǎn)業(yè)扶持資金對入駐企業(yè)給予補(bǔ)貼，而且廠房也會優(yōu)先為這些企業(yè)預(yù)留。

    按計(jì)劃，今明兩年落戶高新區(qū)的石墨烯產(chǎn)業(yè)企業(yè)數(shù)量將達(dá)到20余家，我市完整的石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈預(yù)計(jì)將在今后3-5年內(nèi)成形，形成400億元年產(chǎn)值。

    突破瓶頸向高附加值產(chǎn)業(yè)鏈挺進(jìn)

    如果說此前被產(chǎn)業(yè)界看好的石墨烯產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目是“只聞樓梯響，不見人下來”，那么全球首批量產(chǎn)石墨烯手機(jī)在我市推出，則為該產(chǎn)業(yè)從“原材料—組件—智能終端”的全產(chǎn)業(yè)鏈有機(jī)結(jié)合提供了范例。業(yè)內(nèi)人士亦將我市發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)看作新一輪產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的“吃蟹”之舉。

    不過業(yè)內(nèi)看來，雖然國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭迅猛，但“上游強(qiáng)下游弱、重科研輕應(yīng)用”現(xiàn)狀，正成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟須突破的瓶頸。

    中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書長李義春認(rèn)為，眼下我國石墨烯薄膜和粉體制備初步實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，甚至擁有全球最大規(guī)模石墨烯生產(chǎn)線。不過，在附加值更高、應(yīng)用更廣的石墨烯產(chǎn)業(yè)下游，我國仍處弱勢。

    李義春表示，一旦石墨烯發(fā)展成為萬億級產(chǎn)業(yè)，其絕大部分效益都將體現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)下游應(yīng)用端，這才是真正的高附加值行業(yè)。當(dāng)前歐美日韓的石墨烯技術(shù)研發(fā)都以企業(yè)為主，而我國的研發(fā)主體仍是高校及科研機(jī)構(gòu)，企業(yè)層面雖然申請了部分專利，但整體研發(fā)力量薄弱分散，不利于石墨烯技術(shù)跨越式發(fā)展。若產(chǎn)業(yè)鏈下游發(fā)展不力，不僅將制約上游發(fā)展，還將導(dǎo)致我國石墨烯產(chǎn)業(yè)初期積累的優(yōu)勢盡失。

    重慶墨希科技副總經(jīng)理張友國持相同觀點(diǎn)。他表示，現(xiàn)在墨希科技年產(chǎn)能已達(dá)到100萬平方米，短期內(nèi)不會再擴(kuò)大產(chǎn)能。這是因?yàn)槭┎牧嫌糜谥谱鳟a(chǎn)品，都需要至少一年時間試制，每種產(chǎn)品的技術(shù)、指標(biāo)、參數(shù)各不相同，都需要磨合出相應(yīng)工藝。作為上游企業(yè)，墨希科技會根據(jù)下游企業(yè)的使用反饋來進(jìn)行二次技術(shù)攻關(guān)，繼而擴(kuò)大生產(chǎn)。

    “石墨烯材料就好比一頭整豬，有的要切絲有的要切片，然后再拿去烹飪成不同的菜肴。”張友國打比方說，現(xiàn)在“原料”有了，缺的是更多技術(shù)精湛的“廚師”。

    重慶高新區(qū)負(fù)責(zé)人并不諱言目前在石墨烯招商領(lǐng)域遭遇的困局——由于石墨烯產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展初期，不少下游企業(yè)看到投資回收期較長，且可能需要淘汰原有生產(chǎn)線，導(dǎo)致缺乏足夠勇氣邁出這一步。

    為此，目前我市相關(guān)單位、企業(yè)等正在以眾籌形式，推動成立重慶石墨烯研究院。據(jù)稱，這是一個專門從事推動石墨烯科研成果產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的研究機(jī)構(gòu)，預(yù)計(jì)今年上半年將成立，或有望逐步改變我市石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈“上強(qiáng)下弱”格局。