石墨烯產(chǎn)業(yè)化調(diào)查

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產(chǎn)業(yè)化是需要時(shí)間去篩選、去驗(yàn)證的；石墨烯的前景廣闊，但道路也曲折。在產(chǎn)業(yè)化的路上，呂鵬和陳明亮在堅(jiān)持中等待的，或許是石墨烯爆發(fā)的那一刻。

2016年初，《全球石墨烯產(chǎn)業(yè)專(zhuān)利分析報(bào)告（2016）》如期發(fā)布。報(bào)告顯示，中國(guó)是全球石墨烯技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)量最大的國(guó)家。

回到一年前的2015年初，全球首批3萬(wàn)部石墨烯手機(jī)在重慶發(fā)布，該款手機(jī)采用了石墨烯觸摸屏、電池和導(dǎo)熱膜，16G售價(jià)2499元。其核心技術(shù)由中國(guó)科學(xué)院在重慶與寧波的研究機(jī)構(gòu)所開(kāi)發(fā)。

曾經(jīng)有人預(yù)測(cè)，這個(gè)時(shí)代將來(lái)最大的顛覆，是石墨烯時(shí)代顛覆硅時(shí)代。“烯時(shí)代”雖未到來(lái)，卻已經(jīng)有人翹首企盼。究竟，石墨烯離我們的生活有多遠(yuǎn)？石墨烯的產(chǎn)業(yè)化走到了哪一步？

“石墨烯+”

呂鵬博士第一次與石墨烯結(jié)緣時(shí)，她還在合肥工業(yè)大學(xué)讀碩士，導(dǎo)師給她的第一項(xiàng)課題與石墨烯有關(guān)。從此，石墨烯便沒(méi)有離開(kāi)過(guò)呂鵬的視野。她在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)讀博士時(shí)，便與中科大、合工大幾名未畢業(yè)的博士、碩士創(chuàng)建了合肥微晶材料科技公司，主攻石墨烯的研發(fā)與應(yīng)用。

至今，合肥微晶已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)三年，團(tuán)隊(duì)由最初的4名創(chuàng)始人發(fā)展到20人，博士畢業(yè)后的呂鵬也成了公司的主要負(fù)責(zé)人之一。

幾乎與呂鵬同時(shí)涉足碳材料領(lǐng)域，陳明亮博士從韓國(guó)留學(xué)回國(guó)后，于2011年進(jìn)入中科院蘇州納米所工作，從事碳材料、碳納米管研究。

2014年，蘇州納米所與常州江南石墨烯研究院合作，后者引入前者的石墨烯制備及應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，陳明亮作為項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人入駐江南石墨烯研究院?！皬奶K州到常州，主要是將我們的技術(shù)帶過(guò)來(lái)轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)人員、建立機(jī)制也是合作的議題?！标惷髁两榻B。

呂鵬和陳明亮屬于國(guó)內(nèi)較早一批接觸、研究石墨烯的年輕人，從求學(xué)到工作、創(chuàng)業(yè)，他們一起參與了國(guó)內(nèi)石墨烯發(fā)展的軌跡。

2004年石墨烯首次被發(fā)現(xiàn)，2010年其發(fā)現(xiàn)者獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。因在理論上應(yīng)用廣泛，石墨烯出現(xiàn)后便被譽(yù)為“萬(wàn)能材料”，廣受關(guān)注。

鋼材、木材、塑料，這些常見(jiàn)材料的現(xiàn)實(shí)用途都廣為人知。同為材料的石墨烯有哪些優(yōu)良性能？它的用途是什么？

呂鵬介紹，單層石墨烯是目前世界上最薄的材料，只有一個(gè)原子的厚度，屬于納米材料。在相同納米單位對(duì)比情況下，石墨烯相較其它材料，具備更好的柔韌性、更高的強(qiáng)度，其導(dǎo)電性能、散熱性能、機(jī)械性能都遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先。

據(jù)了解，最初被發(fā)現(xiàn)的石墨烯，是由膠帶一層一層從石墨表面粘貼獲得。2011年至2015年是石墨烯本身材料自制趨于完備階段，這期間形成了兩種主要應(yīng)用方向——石墨烯粉體與石墨烯薄膜，已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

陳明亮告訴記者，“石墨烯可與其它材料復(fù)合，不同的應(yīng)用需要添加不同形態(tài)的石墨烯，可防靜電、防腐、散熱、增加強(qiáng)度等。如石墨烯散熱漿料是涂抹用的，涂抹適當(dāng)?shù)暮穸龋商岣咄磕ū砻娴纳嵝阅堋Ｊ┍∧さ耐该鞫群芎?，可?yīng)用于手機(jī)顯示屏，圖像更清晰?！?/p>

經(jīng)過(guò)3年創(chuàng)業(yè)攻堅(jiān)，呂鵬所在的團(tuán)隊(duì)經(jīng)歷了兩個(gè)富有成就感的節(jié)點(diǎn)。“一是石墨烯粉體噸級(jí)生產(chǎn)成熟，每年能產(chǎn)幾百噸粉體。二是南洋科技注入資金后，我們整個(gè)薄膜研發(fā)的進(jìn)度加快。”呂鵬告訴《決策》，“下一個(gè)目標(biāo)，我們計(jì)劃在2016年完成太陽(yáng)能薄膜電池的中試試驗(yàn)。”

另一座城市里，陳明亮已經(jīng)和團(tuán)隊(duì)入駐江南石墨烯研究院一年半，在這一年多時(shí)間里，陳明亮一直在與研究院的下游企業(yè)對(duì)接，將石墨烯應(yīng)用于LED燈具的散熱領(lǐng)域。

眾多創(chuàng)新研究背后，人們關(guān)心的“烯時(shí)代”距離普羅大眾的生活還有多遠(yuǎn)？呂鵬打了一個(gè)比方：“面粉生出來(lái)了，用來(lái)做包子、饅頭或面包，不管做什么都需要有一項(xiàng)成熟的技術(shù)將面粉轉(zhuǎn)化過(guò)去，需要一系列工藝的對(duì)接，現(xiàn)在處于原材料到實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，有少量產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，如散熱膜、手機(jī)屏等?？傮w來(lái)看有一些初步的成果、產(chǎn)品的雛形，但是性能還沒(méi)有發(fā)揮到最好?！?/p>

換句話說(shuō)，如果呂鵬團(tuán)隊(duì)的太陽(yáng)能薄膜電池，由實(shí)驗(yàn)室的單個(gè)制成走向中試的小批量生產(chǎn)成功了，如果陳明亮應(yīng)用于LED等散熱的石墨烯工藝成熟了，那么我們距離烯時(shí)代便更近了一步。

常州“烯”望

從發(fā)現(xiàn)至今11年，“石墨烯還是一個(gè)很新的行業(yè)?！眳矽i說(shuō)。即便在一個(gè)全新的領(lǐng)域、起步的階段，卻也已經(jīng)形成了一定的區(qū)域性差距。

就全球來(lái)說(shuō)，2015年5月18日，國(guó)家金融信息中心指數(shù)研究院在常州市發(fā)布了全球首個(gè)石墨烯指數(shù)。指數(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，全球石墨烯產(chǎn)業(yè)綜合發(fā)展實(shí)力排名前三的國(guó)家是：美國(guó)、日本和中國(guó)。

在國(guó)內(nèi)，據(jù)江南石墨烯研究院2015年發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，石墨烯產(chǎn)業(yè)化方面，常州、寧波、青島、重慶、無(wú)錫、深圳等城市走在全國(guó)前列。這其中，常州在石墨烯產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域的聚集效應(yīng)引人注目。

常州市中國(guó)石墨烯科技產(chǎn)業(yè)展示館的工作人員小狄告訴記者：“來(lái)常州參觀學(xué)習(xí)的地市、企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)絡(luò)繹不絕，接待最高峰時(shí)每天有六七批次。”各地趨之若鶩到常州學(xué)習(xí)取經(jīng)的背后，其實(shí)顯示常州已成為國(guó)內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的參照坐標(biāo)。

常州是如何做到的？

常州樣本的解讀，還要從江南石墨烯研究院說(shuō)起。坐落于常州市西太湖科技產(chǎn)業(yè)園的江南石墨烯研究院，是全球第一家石墨烯研究機(jī)構(gòu)，2011年9月份成立，由常州市、武進(jìn)區(qū)政府共同出資組建。

依托西太湖科技產(chǎn)業(yè)園，江南石墨烯研究院的主要職能定位涉及兩大關(guān)鍵詞：技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化。其建設(shè)路徑也十分明確，即“搭建平臺(tái)、引進(jìn)團(tuán)隊(duì)、孵化企業(yè)、培育產(chǎn)業(yè)?！?/p>

陳明亮從蘇州納米所帶來(lái)的技術(shù)項(xiàng)目，是研究院引進(jìn)的團(tuán)隊(duì)之一。此外，石墨烯研究院還引進(jìn)了南京工業(yè)大學(xué)、東南大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等多家科研單位的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，與之在研究院共同設(shè)立實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。在上游與創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、高校院所共建實(shí)驗(yàn)室，在下游與創(chuàng)業(yè)企業(yè)共建實(shí)驗(yàn)室，是江南石墨烯研究院的主要合作模式。

陳明亮來(lái)常州最大的感受是，江南石墨烯研究院給了上下游一個(gè)接洽的平臺(tái)。“沒(méi)來(lái)常州之前，不知道我的下游企業(yè)有什么樣的要求，需要什么；下游企業(yè)也不知道我們手里有什么。技術(shù)轉(zhuǎn)化過(guò)程就好比談戀愛(ài)，要有個(gè)媒婆能介紹一下轉(zhuǎn)化的雙方先認(rèn)識(shí)?！?/p>

江南石墨烯研究院成立之前，常州市只有少數(shù)幾家與石墨烯有關(guān)的企業(yè)，包括常州第六元素、常州二維碳素兩家公司，其中一家生產(chǎn)石墨烯薄膜，一家生產(chǎn)石墨烯粉體。

如今，2015年入駐常州石墨烯科技產(chǎn)業(yè)園的企業(yè)有50多家，這個(gè)數(shù)字在2014年是20多家。常州在石墨烯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中，從無(wú)到有，從小到大的聚集效應(yīng)日漸增強(qiáng)，除了江南石墨烯研究院發(fā)揮的平臺(tái)作用，還得益于常州市政府在戰(zhàn)略、人才、機(jī)制、資金、政策等方面進(jìn)行了一個(gè)較為完整的布局。

戰(zhàn)略上，常州市將石墨烯及碳材料產(chǎn)業(yè)列為重點(diǎn)打造的十大產(chǎn)業(yè)鏈之一，并將其作為未來(lái)常州“特色產(chǎn)業(yè)名片”進(jìn)行重點(diǎn)培育。

在人才與機(jī)制方面，依靠江南石墨烯研究院，采取共建實(shí)驗(yàn)室、共享轉(zhuǎn)化成果、參股合建企業(yè)的合作機(jī)制，引進(jìn)人才與技術(shù)。

而在政策與資金方面，2014年5月，常州市武進(jìn)區(qū)發(fā)布了《加快先進(jìn)碳材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》，是目前國(guó)內(nèi)最具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的石墨烯政策支持文件，同時(shí)武進(jìn)區(qū)還設(shè)立“碳專(zhuān)項(xiàng)資金”，明確自2014年起三年內(nèi)，累計(jì)投入2億元。這項(xiàng)資金重點(diǎn)用于支持建設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)、引進(jìn)企業(yè)引進(jìn)人才，以及支持企業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。

在西太湖產(chǎn)業(yè)園的宣傳手冊(cè)上，“常州烯望，東方碳谷”幾個(gè)字十分顯眼。雖只有八個(gè)字，分量卻不輕，一旦實(shí)現(xiàn)，改變的將不僅僅是一座城市。

產(chǎn)業(yè)化之路

陳明亮每個(gè)月會(huì)去企業(yè)交流一次，除了與合作的企業(yè)保持溝通，還會(huì)去廠里做試驗(yàn)。呂鵬也經(jīng)常帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)去參加行業(yè)的交流會(huì)、調(diào)研文獻(xiàn)與市場(chǎng)專(zhuān)利，并和自己的客戶反復(fù)溝通。身處不同創(chuàng)業(yè)氛圍的他們，有一個(gè)共同目標(biāo)，就是盡快開(kāi)發(fā)出能為市場(chǎng)能追捧的石墨烯產(chǎn)品。

陳明亮告訴《決策》：“國(guó)內(nèi)最好的資源都聚集在江南石墨烯研究院，只要說(shuō)到石墨烯，就會(huì)想到這里?！?/p>

的確，石墨烯研究院立足產(chǎn)業(yè)化，目標(biāo)很明確。目前對(duì)于整個(gè)石墨烯行業(yè)來(lái)說(shuō)，石墨烯并未成為一個(gè)產(chǎn)業(yè)，還處在產(chǎn)業(yè)化的路上。雖已有一些初步產(chǎn)品面世，但仍沒(méi)有到石墨烯爆發(fā)的階段。

那么，怎樣加快產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程？需要具備哪些要素？

對(duì)了解企業(yè)需求的重要性，陳明亮有深刻認(rèn)識(shí)，他堅(jiān)定石墨烯應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化一定要走進(jìn)企業(yè)。“要走到企業(yè)里面去，了解企業(yè)的流程，知道我的發(fā)明與研究能應(yīng)用到企業(yè)的哪一步?！?/p>

陳明亮舉例說(shuō)，“有一次一家做聲學(xué)耳機(jī)的企業(yè)來(lái)找我，描述的很復(fù)雜，一時(shí)很難判斷我們的研究是否適用他們的需求。后來(lái)到他們企業(yè)一看發(fā)現(xiàn)很簡(jiǎn)單，你不去看就永遠(yuǎn)都不了解，去看了之后就這么簡(jiǎn)單，只要東西做好，就完全能用上去?！?/p>

來(lái)常州之后，陳明亮還有一個(gè)明顯的感受：“常州石墨烯產(chǎn)業(yè)化速度很快”。他告訴《決策》，“只要你的產(chǎn)品做出來(lái)了，江南石墨烯研究院就會(huì)有專(zhuān)職人員主動(dòng)幫你去對(duì)接相關(guān)的企業(yè)，帶我們?nèi)テ髽I(yè)推廣。這樣就從實(shí)驗(yàn)室一下子跳到了廠里，省去了在實(shí)驗(yàn)室里再摸索、再嘗試的時(shí)間?！?/p>

陳明亮分析，“在實(shí)驗(yàn)室做出來(lái)之后不知道是好是壞，有可能你會(huì)覺(jué)得性能沒(méi)做到極致，沒(méi)做到最高，心里犯嘀咕能不能用呢？其實(shí)到了企業(yè)，發(fā)現(xiàn)你的性能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于企業(yè)的需要，對(duì)企業(yè)來(lái)講足夠能用了?！?/p>

產(chǎn)品能用以后，企業(yè)就會(huì)考慮成本、量產(chǎn)與工藝，“在實(shí)驗(yàn)室里做東西科研人員是不計(jì)產(chǎn)品成本的，只追求高性能，到企業(yè)之后就不一樣，企業(yè)會(huì)問(wèn)你的成本是多少，能不能進(jìn)入我現(xiàn)在的工藝。”陳明亮解釋。

眾所周知，創(chuàng)新需要成本，資金成本與時(shí)間成本。

在石墨烯的“錢(qián)景”還不足夠明顯時(shí)，對(duì)于以盈利為生命線的下游企業(yè)來(lái)說(shuō)，愿意花成本去接受更新、鉆研新品嗎？

“企業(yè)家都希望今天合作，明天就能產(chǎn)生產(chǎn)品，后天就能產(chǎn)出效益?！标惷髁琳f(shuō)。

值得慶幸的是，在常州，愿意嘗試開(kāi)發(fā)石墨烯，進(jìn)行工藝更新、產(chǎn)品創(chuàng)新的企業(yè)有很多?！坝械睦习逑氲瞄_(kāi)，認(rèn)識(shí)高，這些企業(yè)嘗試的意愿也很強(qiáng)烈?！标惷髁两榻B。在他的合作經(jīng)歷中，有一位做變壓器的老板，說(shuō)起石墨烯時(shí)侃侃而談，對(duì)石墨烯的想法甚至給陳明亮帶來(lái)過(guò)研發(fā)靈感?！爱?dāng)他認(rèn)識(shí)到石墨烯是個(gè)好東西時(shí)，就會(huì)考慮自己的產(chǎn)品能否更新?！标惷髁琳f(shuō)。

十年，石墨烯從無(wú)到有，從少量制成到可以批量生產(chǎn)，從粉體、薄膜兩種主要應(yīng)用方向到與其它材料復(fù)合形成“石墨烯+”系列產(chǎn)品雛形，接連的進(jìn)步給研發(fā)者帶來(lái)過(guò)不少驚喜與希望。

從在校時(shí)一個(gè)簡(jiǎn)單的“辦公司念頭”，到如今真刀實(shí)槍地創(chuàng)業(yè)，呂鵬也已把最美的年華投進(jìn)了石墨烯這塊世界前沿的新材料領(lǐng)域。她的團(tuán)隊(duì)同樣也很年輕，幾乎都是87后和90后。

呂鵬分析，“相比其它材料，石墨烯的開(kāi)發(fā)正處于一個(gè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的時(shí)代，石墨烯產(chǎn)業(yè)化起步還是比較快的?！钡聦?shí)也表明，任何一個(gè)新材料從發(fā)現(xiàn)到最后應(yīng)用需要經(jīng)歷幾十年甚至上百年的歷程。

當(dāng)研發(fā)遇到瓶頸時(shí)，呂鵬感受到的是一種“百思不得其解的痛苦”，“如果有段時(shí)間我們的試驗(yàn)沒(méi)有突破的話，會(huì)很焦躁?！庇龅竭@種情況，呂鵬會(huì)安撫團(tuán)隊(duì)的情緒，給大家希望，開(kāi)車(chē)帶他們離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室，到合肥周邊去放松。

辭舊迎新，呂鵬的辦公室前面打出一條橫幅：2016年脫胎換骨。陳明亮也說(shuō)，產(chǎn)業(yè)化是需要時(shí)間去篩選、去驗(yàn)證的。石墨烯的前景廣闊，但道路也曲折。在產(chǎn)業(yè)化的路上，呂鵬和陳明亮在堅(jiān)持中等待的，或許是石墨烯爆發(fā)的那一刻。