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【转型进行时】石墨烯:改变世界的神奇材料(下)

2020年12月31日 来源: 山西日报作者:沈佳 浏览:0

石墨烯的优异性能与山西原有炭材料工业和科研基础相结合,推动传统产业改造升级,由中低端跃向高端

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布局石墨烯产业,开辟石墨烯新应用,聚焦石墨烯产业发展,山西走出一条属于自己的创新之路,以需求引领带动核心技术攻关,推动政产学研用协同创新。

抢抓机遇 聚力石墨烯研发生产

我国是全球石墨烯研究和产业化最活跃的国家之一,随着石墨烯应用场景不断拓展,预计到2021年,全国石墨烯市场规模将达200亿元。

山西大同,一个以全国首个独创干式物理催化法石墨烯粉体生产项目为基础,致力于石墨烯下游产品的研究、开发和应用的石墨烯+新材料储能产业园正在崛起。大同墨西科技有限责任公司生产车间里,工人们正用乙炔喷枪生产作业,经过高温炙烤,钢管完好无损,原因就在于钢管表面涂装了石墨烯涂层。该公司研发总监宋嘉伟介绍:“石墨烯涂层能提高整个换热设备的传热换热效率;在极限工况下保护金属底层,让传热换热器的使用寿命更长,维护周期更长。”

一部信号满格的手机被送进试验车间会发生什么?“手机信号完全被屏蔽掉。”这是大同墨西科技公司与中国电子科技集团第33研究所共同开发出的水性石墨烯电磁屏蔽涂料技术完成的首个样板间。“全频段屏蔽效能达到40dB以上,可实现电磁波阻隔99.99%。”中电科第33研究所博士王蓬介绍,这项技术可以广泛应用于家庭电磁净化、楼宇房间的电磁净化、5G智慧矿山、高铁轨道交通等领域的电磁防护。目前,园区以石墨烯材料为基础,通过以商招商、产业链招商的形式,引进了多家产业链中下游企业入驻,形成了完整的石墨烯闭环产业链。

“石墨烯的闭环产业链就是从石墨烯的生产加工到应用整个产业链。”大同墨西科技有限责任公司总经理赵建新说,大同有丰富的石墨矿资源,易开采、易加工。对于产业培育来说,丰富的资源就如同丰沃的土壤,产业政策就像是水分和阳光,不可或缺。大同市扶持石墨烯产业发展政策提出“五送”服务,送政策、送环境、送服务、送资源、送市场。正是这样的优厚政策帮助企业度过了初创阶段的困难时期。中科院山西煤化所研究员陈成猛表示认同,他认为,正是大同对新兴产业保姆式的培育,帮助企业在激烈的市场竞争中找到一席之地。

放眼山西,全省多地正在布局发展石墨烯产业,山西发展石墨烯产业有怎样的基础优势呢?陈成猛深有感触:“山西发展石墨烯产业有着得天独厚的先发优势,山西也是最早开展石墨烯研究的省份,2007年中国科学院山西煤化所启动了石墨烯氧化还原法的研究开发工作。”赵建新认为,山西是装备制造业的基地,石墨烯发展能促进装备制造业的升级换代,充满前景的应用场景和应用市场,给石墨烯开发提供了广阔空间。

如何把这种先发优势转化为竞争优势,中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员刘兆平认为,山西有资源工业传统优势,例如,煤炭产业的化工优势,可以跟石墨烯的产业化应用进行很好的结合。石墨烯作为新型二维碳纳米材料,可以给很多产业赋能,对石墨烯开发提供良好的氛围和牵引。

借势发力 以需求引领核心技术攻关

石墨烯的优异性能与山西原有炭材料工业和科研基础相结合,推动传统产业改造升级,由中低端跃向高端,这也是一条转型路径。材料产业如何做大,关键要从应用端发力。

金灿灿的皇菊,生机盎然的花海,在内蒙古呼和浩特市宝珍农业种植合作社,大棚外天寒地冻,大棚内温度达到20摄氏度,取暖设备是山西百煜润泽科技有限公司生产的一排排石墨烯加热器。除了保证大棚内金丝皇菊的生长温度以外,石墨烯加热器释放的远红外负氧离子能够增强根系,有效地杀死害虫,促进菊花的绿色有机生长。合作社负责人李少强说:“石墨烯大棚,实现了自动化温控。供暖期里22个大棚一年节约18万元电费。”

神奇的材料在生活中已经派上了用场。下一步山西发展石墨烯产业怎样立足自身的优势,走出一条差异化、有特色的发展之路?中科院院士、北京石墨烯研究院院长刘忠范说,必须在制备上有突破,规模化制备上有突破,才有可能真正把科研理论上的好东西在实际材料上反映出来。要为石墨烯找到不可或缺的场景应用,就是“杀手锏”级用途。

提到“杀手锏”级应用,陈成猛非常认同,“石墨烯有它的特性,在某些领域应该是不可替代,或者非它不可的,我们就是要朝着这个方向培育产业链。就是要把原材料做精、做好、做透、做扎实,从产业链的上游去发力、布局,先形成可持续发展的模式,再向下游去延伸、对接。”

眺望前沿 走好政产学研用协同创新之路

石墨烯领域传着这样一句话,“中国石墨烯看江苏,江苏石墨烯看常州”。在常州,2011年率先开启了石墨烯产业化之路,成立了全球首家专业从事石墨烯研发和产业化的新型机构,建成全国最大的石墨烯产业园,集“研究院-众创空间-孵化器-加速器-科技园”于一体,率先在全国形成了集石墨烯设备研发、原料制备与下游应用等于一体的较为完整的上下游产业链。150家石墨烯科技相关企业聚集在一起,相关产业产值超过30亿元。

除了先发优势之外,常州石墨烯快速发展得益于当地政府给石墨烯发展选择了一条正确的路径,那就是“搭建平台,引进团队,孵化企业,培育产业”。江南石墨烯研究院作为公共服务平台,帮助初创企业挑起了担子。常州市武进区融媒体中心记者顾婷介绍:“为留住大量石墨烯专业人才,常州市高标准建设了创客公寓,为行业的硕士、博士提供购房补贴。除此之外,建立了科技助保贷等产业扶持政策;设立每年6000万元、3年不低于2亿元的‘碳材料专项资金’,为石墨烯相关企业提供最大支持。”

山西如何借势发力、借机而行?它的着力点应该在哪里?刘忠范院士提出,科技经济“两张皮”的现象在石墨烯行业一样存在。政产学研用协同创新,机制上的突破,极其关键。优势互补,强强联合,大家成为真正的创新主体,政府发挥了政策和资金的作用,企业发挥产业优势,科研单位发挥研发优势,三方结合应该是一个很好的政产学研用协同创新的一条思路。

通过产学研协同创新的模式,科研能把从实验室到车间的距离缩短。陈成猛希望通过政府牵头,整合各种资源,不要重复建设,大家抱团取暖,形成一个组合体,快速推进石墨烯这种新材料产业化发展。赵建新希望,能利用学校和研究院的人才队伍,加快关键技术攻关,助力企业发展。

21世纪新的产业革命,很可能由石墨烯引领。眼下,正是石墨烯材料从实验室走向产业化的关键时期,我们需要抓住机遇,以需求引领带动核心技术攻关,推动政产学研金服用协同创新,才能让石墨烯的产业之路越走越远、越走越宽。

【责任编辑:吕铭欣】

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