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中國石墨烯產業(yè)“夢之隊”在崛起

  • 發(fā)布時間:2014-12-02 01:30:45  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  ■創(chuàng)新驅動發(fā)展

  “這是真的嗎?真是用石墨烯做的手機?”諾獎得主康斯坦丁·諾沃肖洛夫爵士2013年2月在中國國務院發(fā)展研究中心意外收到一份稀罕之物——全球首款石墨烯觸屏手機時驚異地問道。他和其導師因研究二維材料石墨烯開創(chuàng)性實驗而獲2010年諾貝爾物理學獎,而僅二三年后,竟親眼所見石墨烯從實驗室走向市場的產品。

  “當然,你若不相信,請自己檢測一下吧!”贈與禮物的江南石墨烯研究院名譽理事長馮冠平笑答。后來,諾沃肖洛夫每逢遇到中國代表團訪問即會展示這一獨特的手機。這使得他2012年在《自然》上發(fā)表的石墨烯路線圖中的第一個應用——觸摸屏成為現(xiàn)實,恐怕這是史上諾獎成果最快的轉化。

  這款驚艷的手機出品于坐落在風景如畫西太湖畔的常州石墨烯科技產業(yè)園。那里,正在崛起一支中國石墨烯產業(yè)“夢之隊”,刷新著一個又一個第一……

  首家石墨烯上市企業(yè)誕生

  乍一看,有神奇材料之稱、曾比黃金價格還昂貴的石墨烯貌不驚人??萍既請笥浾咴趪鴥仁准抑鳡I石墨烯業(yè)務、常州第六元素材料科技股份有限公司展示的幾個玻璃瓶中,看到了它的黑色粉體和黛青色液態(tài)“真身”,掂量下分量很輕。當然,對于這種目前世界上最薄、僅為頭發(fā)絲二百萬分之一的納米材料,用肉眼無法將其一一辨清。

  美國哥倫比亞大學一個研究小組經過大量試驗,發(fā)現(xiàn)石墨烯是迄今為止世界上強度最大的材料。據(jù)測算,如果用石墨烯制成厚度相當于普通食品塑料包裝袋的薄膜(厚度約100納米),它能承受大約兩噸重物品的壓力,而不至于斷裂。同時,良好的導電性將極大地防止電化學腐蝕的發(fā)生。

  研究人員說,只將極微量石墨烯粉末添加到涂料中,其性能要遠遠超過目前市場上最好的涂料。若采用以石墨烯為主體的烯鋅型防護涂料,其耐腐蝕性能是傳統(tǒng)環(huán)氧富鋅底漆的4倍以上。將其應用于海上風電設備不僅優(yōu)化性能,還大幅降低成本,一份石墨烯可替代傳統(tǒng)涂料中50份鋅粉,目前鋅粉價格每噸14000元。在分別用含有石墨烯的涂料和傳統(tǒng)涂料涂過的鋼板在經重擊和強化腐蝕對比試驗后,記者看到前者完好如初,呈現(xiàn)出非凡的抗腐蝕和抗擊打能力,而后者已經變形破損和斑駁銹蝕。

  2013年11月,第六元素向石墨烯粉體產業(yè)化進程邁出了突破性的一大步,100噸氧化石墨烯/石墨烯粉體生產線正式投產,使石墨烯生產由公斤級向噸級邁進,將大幅度降低石墨烯粉體的應用成本,主要應用于超級電容器、鋰離子電池電極材料等。相關產品獲得了德國TUV NORD IS9001石墨烯質量管理體系認證。

  今年11月12日,第六元素成功進入“新三板”上市,終結了之前國內石墨烯股只停留在概念的階段,成為這一行業(yè)首個真實股。中國石墨烯產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書長李義春指出,這在國內推進石墨烯粉體產業(yè)化的進程上具有里程碑意義。

  從創(chuàng)業(yè)發(fā)展到現(xiàn)在的成果,對于留美博士、第六元素董事長瞿研真是始料未及。他感慨地對科技日報記者說,“當初我回國創(chuàng)業(yè)心里根本沒底,因為這個行業(yè)技術門檻相當高,對國內創(chuàng)業(yè)環(huán)境也沒過高期望值。而真沒想到會發(fā)展得這么快,天時、地利、人和,我趕上了海歸回國創(chuàng)業(yè)的好時候!”

  他說,首先,是我們用化學方法制備石墨烯的生產工藝率先被具有慧眼的時任深圳清華研究院院長馮冠平老師看中,積極說服我把這項技術帶回國進行科技成果轉化。落戶常州西太湖科技產業(yè)園后,得到了當?shù)卣诟鞣矫娴亩αχС?,加速了?chuàng)業(yè)成功。如果我仍留在美國創(chuàng)業(yè),從環(huán)境、人力等因素來看,很難發(fā)展到如此規(guī)模。就連我的導師、美國德克薩斯大學奧斯汀分校著名石墨烯領域學者Rod Roff教授來第六元素考察時都贊嘆不已。

  政府搭臺、市場運作新嘗試

  短短二三年,像瞿研這樣的海歸石墨烯創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊目前在常州西太湖科技產業(yè)園已涌入15個,集聚第六元素等石墨烯及相關碳材料企業(yè)20多家。那么,常州究竟是靠什么吸引力法則能夠hold得住具有國際科研一線水準的石墨烯企業(yè)及人才呢?

  常州市副市長王成斌在接受科技日報記者采訪時答道,“偶然之中有必然。常州多年來致力于建設創(chuàng)新型生態(tài)城市,以市場為導向,大力集聚國內外創(chuàng)新資源走開放創(chuàng)新之路。我們一直都在關注跟蹤國際、國內重大的科技創(chuàng)新成果,選擇引進不再是‘跟從’,而是與世界同步創(chuàng)新發(fā)展的高新技術,網絡先進的企業(yè)和英才;再有,常州本身具有發(fā)展石墨烯產業(yè)的土壤,如良好的工業(yè)基礎,在碳纖維、新材料等方面已有國內一流的產業(yè)基地。還有一個重要的因素是,我們在引進人才和項目的過程中注重發(fā)揮市場的作用。當常州在大海撈針引進人才時,剛好有二三個海外石墨烯團隊進入視線,由于這個領域尚處于世界前沿,地方政府一時無法判斷其離產業(yè)化有多遠,但是若有項目被創(chuàng)投和企業(yè)通過甄別看中了,我們就決定來支持?!?/p>

  在創(chuàng)新驅動方面,當?shù)卣侨绾伟l(fā)力的呢?王成斌說,“在創(chuàng)新初始階段,投入大、風險高,這個時候政府鼎力扶持很重要,于是,2011年5月常州市委、市政府果斷決策,由市、區(qū)、西太湖科技產業(yè)園三級財政共同出資5000萬元成立江南石墨烯研究院作為載體,采取集聚放大、協(xié)同創(chuàng)新的思路加速產業(yè)發(fā)展,并啟動建設了世界一流的石墨烯科技產業(yè)園——常州市石墨烯科技產業(yè)園,打造‘東方碳谷’,其將成為江蘇乃至國內最大的石墨烯產業(yè)協(xié)同創(chuàng)新應用示范園區(qū)?!?/p>

  企業(yè)初創(chuàng),尤其需要第一桶金的支持。常州政府如同及時雨實行風險補償?shù)馁Y助政策。王成斌介紹說,“地方政府資助新興企業(yè),并非完全無償,例如一個項目投入800萬,其中300萬是天使基金無償給予、200萬算借給企業(yè)(以國債利息計算三年后退出)、300萬同股同權。政府投資不為賺錢,只為支持企業(yè)創(chuàng)業(yè)和堅定團隊的信心。截至目前,常州已投資了109個項目。”

  園區(qū)圍繞石墨烯產業(yè)已基本形成了“政府引導、企業(yè)主體、風險補償”的投融資服務體系。碳材料專項資金每年專辟500萬元設立“助保貸”基金,用于成長期石墨烯企業(yè)銀行貸款的險補償;2012年4月,江南石墨烯研究院聯(lián)合常州西太湖科技產業(yè)園(武進經發(fā)區(qū))管委會,領銜組建了注冊資金為8500萬元的江蘇格瑞石墨烯創(chuàng)業(yè)投資有限公司,為創(chuàng)業(yè)團隊提供資金支持。目前已對4個重點入駐項目進行了投資,額度達1475萬元;今年5月,設立三年兩億元的碳材料專項資金重點扶持石墨烯企業(yè)做強做大。圍繞石墨烯科技產業(yè)園重點平臺建設,園區(qū)已先后投資近20億元。

  據(jù)2014年全國石墨烯產業(yè)發(fā)展頂層設計論壇點評,常州石墨烯產業(yè)發(fā)展不僅速度快、產業(yè)實,而且配套好、后勁大,是全國石墨烯產業(yè)發(fā)展的“領頭羊”。

  專業(yè)性服務平臺助力成果轉化

  “人們常說科技成果轉化難,究竟難在哪里呢,我認為主要‘卡’在不知如何與下游企業(yè)對接上,而我們作為全球首家從事石墨烯應用研究與產業(yè)孵化的專門機構,就是要幫助企業(yè)找到突破口,往工程化推行?!苯鲜┭芯吭簭埑瘯熢洪L在接受科技日報記者采訪時如是說。

  在常州西太湖科技產業(yè)園里,起著智囊團、孵化器等作用的江南石墨烯研究院設立在一棟平實的深灰色小樓里。據(jù)資料顯示,研究院成立三年來取得了豐碩的成果,令常州石墨烯產業(yè)發(fā)展后勁十足。其引進并培育了20多家高科技企業(yè),產品涉及石墨烯透明導電薄膜材料、儲能器件電極材料、復合材料、散熱器件、生物醫(yī)藥等領域;取得科研成果7項,并轉化形成高性能人工石墨膜、石墨烯電容式觸摸屏、高比表面積石墨烯、石墨烯電纜和石墨烯涂料等多項產品;其與入駐企業(yè)(團隊)共申請專利123件,占我國獲得國外相關專利的1/4,其中68%的發(fā)明專利84件、授權專利21件。

  張朝暉院長介紹說,研究院的由來特別,最初由引進戰(zhàn)略型新興產業(yè)回國經驗豐富的馮冠平老師帶領,看好石墨烯的無限前景,選中第六元素和二維碳素這兩支海外回國團隊,在地方政府的大力支持下,研究院便應這兩家企業(yè)而生。主要圍繞搭建平臺、引進人才、孵化企業(yè)和培育產業(yè)開展工作,為國內外的石墨烯創(chuàng)新團隊找到集聚之地,并把往下游發(fā)展的企業(yè)盡可能多地匯集到一起。

  他說,在孵化培育企業(yè)方面,研究院不僅授之于魚而且授之以漁,降低每一個創(chuàng)新團隊的經濟成本和人力成本。不單純是提供廠房,更重要的是提供專業(yè)性的細致服務,體現(xiàn)在設備、試驗、檢測和能力建設等方面,甚至是科技推廣。例如,有個石墨烯涂料企業(yè),其研發(fā)的新品一直苦于找不到有意愿應用生產的企業(yè),但經過研究院當天上午介紹,下午就有企業(yè)上門接洽,第二天便表示可以簽約合作。此外,研究院還采取類似于創(chuàng)新工廠的作法,跟隨團隊及項目一段時期,助力其走向市場。

  目前,研究院已建成14000平方米的集科研(含百級凈化、千級凈化、萬級凈化區(qū)域)、辦公為一體的綜合性研發(fā)基地;研發(fā)人員40名(領軍人才8人、雙聘人員7人)、博士9人、碩士31人;建有石墨烯薄膜材料、石墨烯新能源、石墨烯生物醫(yī)藥、石墨烯生長機理、石墨烯復合材料等12個專業(yè)實驗室和先進碳材料分析測試中心;擁有場發(fā)射掃描電鏡、掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、拉曼光譜儀、激光熱導儀、元素分析儀等檢驗檢測設備,價值2000萬元以上,獲批“江蘇省先進碳材料檢測分析測試中心”;在標準方面,獲批建立“全國鋼標準化技術委員會碳素材料分技術委員會(TC183/SC15)石墨烯工作組”。

  創(chuàng)新研發(fā)能力是決定著未來競爭力的法寶。研究院與在孵企業(yè)共承擔各級各類科研項目50多項,包括國家火炬計劃項目、省產業(yè)技術研究院、省戰(zhàn)略性新型產業(yè)平臺、省工業(yè)支撐重點項目等項目,爭取科研經費超過5000萬元。

   率先開啟石墨烯產業(yè)化大幕

  當石墨烯因諾獎“一夜成名”后,公開消息顯示,石墨烯研究已是世界上規(guī)模最大的材料科研項目,國際市場預計,這種極具開發(fā)潛力的新材料一旦量產將成為下一個萬億級產業(yè)。目前英、美、韓和日本以及歐盟高度重視,競相布局,搶占這片“藍?!钡目萍己彤a業(yè)制高點。

  然而,迄今在國際上石墨烯尚未形成產業(yè)化,大規(guī)模量產是世界性難題。為打造一個百億規(guī)模的特色產業(yè),常州率先開啟了石墨烯產業(yè)化的大幕,規(guī)劃宏量制備,力推下游發(fā)展應用。

  王成斌介紹說,“當政、產、學、研、資本等都通絡后,我們重點要解決的是‘用’的難題。在產業(yè)園中對進駐的企業(yè)已精心布局,形成上下游產業(yè)鏈,前面有制造石墨烯材料的企業(yè):如采取氧化還原法生產的第六元素、采取化學氣相沉積法的二維碳素;后面是致力于石墨烯應用的企業(yè),涉及航天涂料、石墨烯電容器、顯示器件、海水淡化、基因測序等領域。經過5年左右的努力,園區(qū)將實現(xiàn)石墨烯銷售50億元,帶動石墨烯下游相關應用產品500億元,集聚石墨烯相關企業(yè)50家、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊超過50個,引領支撐常州先進碳材料產業(yè)的發(fā)展?!?/p>

  他說,為進一步推進產學研協(xié)同發(fā)展,2013年7月由江南石墨烯研究院、常州二維碳素等骨干企業(yè),和南京大學、東南大學等57家企業(yè)、院校聯(lián)合發(fā)起成立了非營利性創(chuàng)新組織——江蘇省石墨烯產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,以石墨烯產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展為主題,吸引海內外科研院所、高等院校參與,將把產業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈與服務鏈的各方資源集聚在一起,大大提升常州石墨烯產業(yè)的發(fā)展能力。到目前為止,聯(lián)盟走訪會員企業(yè)60多家,提煉出一些重大課題,為晨光涂料、柏鶴涂料等企業(yè)就石墨烯在導電涂料、耐腐蝕涂料的應用提供產學研對接交流服務30次,專題組織蘇州納米所石墨烯成果、研究院碳材料成果、石墨烯新型紡織材料成果等對接會專項活動20多次,尋找石墨烯產品與產業(yè)園相關產業(yè)合作應用的突破口,促成研究院與相關企業(yè)達成技術服務案例8個,合同金額達600萬元。

  在常州石墨烯產業(yè)發(fā)展的進程中,從創(chuàng)建到發(fā)展、引進企業(yè)及人才等方面起到關鍵作用的江南石墨烯研究院名譽理事長馮冠平說,當前石墨烯材料的價格雖然偏高,1噸售價約在100萬元到300萬元(取決于產品型號),而其作為一種可替代硅元素的基礎材料應用廣泛,隨著石墨烯產業(yè)下游開拓能力的提升,應用市場的打開,未來有可能使石墨烯從“黑金子”的價格賣到“白菜價”。

  他語重心長地對記者說:“目前在世界上,中國石墨烯的科研發(fā)展水準是與世界同步而語的,未來有可能起到領跑作用,現(xiàn)在進入了瘋狂創(chuàng)業(yè)時期。我現(xiàn)已退休,按常理可功成身退、頤享天年,但這對于一個多年從事科研的人來說是令人振奮之事,有責任擔當先行實踐的推動者?!?/p>

  不久前,英國著名科學雜志《自然》主編專門致電馮冠平,詳細核實了常州在石墨烯方面的科研成果,爾后發(fā)表文章稱:對歐盟2011年啟動的“石墨烯旗艦計劃“的施行表示擔憂,因為歐洲雖然發(fā)表了很多石墨烯的研究論文,但未來在應用領域及產業(yè)化方面的發(fā)展中心恐怕在亞洲。

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