1徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學院 221006;
2南京郵電大學材料科學與工程學院 210046;3南京郵電大學 210023
1.石墨烯材料的性質(zhì)
是目前世上已知的最薄卻最堅硬的納米材料,具備極好的透光性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和超大比表面積。在電子、航天、軍工、生物、新能源、半導(dǎo)體等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用潛力,被稱作“后硅時代”可能改變世界的“神奇材料”。中國科學院預(yù)計,到2024年前后.石墨烯器件可望替代CMOS(互補金屬氧化物半導(dǎo)體)器件,其應(yīng)用領(lǐng)域包括納電子器件、光電化學電池、超輕型飛機材料等。石墨烯具有廣闊的市場前景和巨大的經(jīng)濟效益。目前,純石墨烯的市場價格為每克千元以上。僅就電子行業(yè)而言,全球每年半導(dǎo)體晶硅的需求量在2500噸左右.石墨烯如果替代十分之一的晶硅制成高端集成電路,市場容量至少在5000億元以上;全球每年負極材料的需求量在2.5萬噸以上,并保持20%以上增長,若,石墨烯為負極材料應(yīng)用在十分之一的鋰離子電池中,其需求量也在250噸以上。2010年全球超級電容市場規(guī)模達50乖1000億美元。并保持著20%的增長率。隨著未簍800來超級電容器的放量,石墨烯的應(yīng)用空間州600巨大。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示,2013年全球?qū)κ謾C觸摸屏的需求量約為9.65億片,產(chǎn)值超過130億美元。到2015年,平板電腦對大尺寸觸摸屏的需求也將達到2.3億片,為石墨烯的應(yīng)用提供了廣闊的市場。
2石墨烯技術(shù)發(fā)展階段
石墨烯專利(截至2013年3月31 13)分析顯示。2004年前為石墨烯專利技術(shù)的萌芽階段,隨后進入成長階段:從2008年至今,石墨烯專利技術(shù)處于快速成長階段1.3石墨烯技術(shù)研發(fā)情況目前全球有200多家公司涉及石墨烯技術(shù)的研究和開發(fā)。包括IBM、三星等科技巨頭。經(jīng)Orbit專利信息平臺檢索。截至2013年3月底,中國(不含臺灣地區(qū))和美國石墨烯相關(guān)專利族分別為2713件(不含臺灣地區(qū))和1140件,韓國和13本緊隨,分別為822件和486件(見圖2)。在專利數(shù)量上,中國和美國遙遙領(lǐng)先。雖然全球最大的石墨烯專利持有
機構(gòu)是三星公司。但在全球石墨烯專利持有機構(gòu)前l(fā)O名中我國占8個(見表1)。與美國、日本、韓國、歐盟等相比。中國對石墨烯的研究起步較晚,但近兩年來開始進入了研究活躍期。
石墨烯熱點技術(shù)領(lǐng)域包括:(1)石墨烯的制備,例如化學氣相沉積法等;(2)石墨烯用作鋰離子電池、燃料電池的電極材料等;(3)石墨烯用于制備薄膜晶體管;(4)石墨烯用于制作存儲器件等。隨著石墨烯制備技術(shù)的發(fā)展以及石墨烯樣品質(zhì)量的不斷提高,關(guān)于石墨烯的光學性質(zhì)、力學性質(zhì)、熱學性質(zhì)等的研究也不斷增多。目前,國際上石墨烯研究主要分布在高分子物理學、材料科學以及應(yīng)用物理學等領(lǐng)域.研究的熱點主要在材料的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、石墨烯的制備研究及納米材料研究等。我國石墨烯研究主要分布在材料科學、物理化學、納米技術(shù)、應(yīng)用物理學以及高分子物理學等領(lǐng)域,研究的熱點主要在石墨烯納米復(fù)合材料、石墨烯制備與石墨烯電極等應(yīng)用方向。多年來,我國在石墨烯領(lǐng)域,特別是材料生長和
石墨烯制備方法方面已取得了突破性進展。研究水平也進入國際先進行列,但研發(fā)主體仍然是大學和
科研機構(gòu)。企業(yè)雖然已經(jīng)申請了一定數(shù)量的石墨烯專利,但研發(fā)力量較為薄弱,也非常分散。另外,全球主要的石墨烯技術(shù)國家或地區(qū)的相關(guān)機構(gòu)都競相到我國申請專利保護。
2.1我國石墨烯產(chǎn)業(yè)政策
我國石墨在世界上儲量第一、產(chǎn)量第一、銷量第一、品種最全。其中,石墨礦產(chǎn)儲量為20億噸,占世界石墨礦石總儲量的72%,產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的80%。石墨是一種不可再生的重要戰(zhàn)略資源.目前已引起國家有關(guān)部門的高度重視.正在采取相應(yīng)措施積極引導(dǎo)和促進我國石墨深加工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。石墨產(chǎn)業(yè)是《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020))確定的重點領(lǐng)域,屬于國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃的優(yōu)先主題.符合國家產(chǎn)業(yè)、環(huán)保和能源政策。同時,為保障石墨行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展,“十二五”期間石墨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標定為自給率達到70%。
3我國石墨烯技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策建議
3.1加大政府政策支持力度
政府應(yīng)積極組織協(xié)調(diào)科技、財政、稅收等部門制定石墨烯技術(shù)產(chǎn)業(yè)相關(guān)的扶持政策。既要加大資金投入和用地規(guī)劃,也要謀劃石墨烯研究、應(yīng)用、成果轉(zhuǎn)化、創(chuàng)業(yè)投資和國際交流的綜合性創(chuàng)新平臺和產(chǎn)業(yè)化基地建設(shè),設(shè)立國家級石墨烯研發(fā)機構(gòu),鼓勵石墨烯研發(fā)專家來我國創(chuàng)辦、領(lǐng)辦或技術(shù)人股石墨烯產(chǎn)業(yè)化公司。加快石墨烯產(chǎn)業(yè)的集聚。
3.2整合石墨烯研發(fā)資源
對我國石墨烯研發(fā)資源進行有效整合和開放共享??梢越M建國家級石墨烯重點實驗室、工程技術(shù)中心和產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,以充分發(fā)揮高校、科研院所和企業(yè)等創(chuàng)新資源的優(yōu)勢。開展石墨烯應(yīng)用技術(shù)研究,突破共性關(guān)鍵技術(shù),為石墨烯的應(yīng)用研究提供技術(shù)支持和服務(wù)。
3.3引進優(yōu)秀的石墨烯研發(fā)人才
政府要及時掌握國外石墨烯優(yōu)秀研發(fā)團隊及其研發(fā)成果。主動積極地與國外石墨烯優(yōu)秀研發(fā)團隊開展合作交流,多渠道、多形式地吸引國外石墨烯行業(yè)優(yōu)秀人才為我國石墨烯技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展服務(wù)。
3.4鼓勵和引導(dǎo)社會資本進入石墨烯產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域
各級政府部門應(yīng)積極引導(dǎo)金融行業(yè)和民間資本等社會力量認識到石墨烯技術(shù)產(chǎn)業(yè)巨大的經(jīng)濟效益和社會效益.并及時發(fā)布石墨烯項目進展信息和金融需求情況,鼓勵社會金融資本向石墨烯研發(fā)機構(gòu)和產(chǎn)業(yè)化項目開展直接投資和戰(zhàn)略投資,促進石墨烯技術(shù)研究與研發(fā)成果產(chǎn)業(yè)化。
3.5加強石墨烯專利的分析與保護
針對全球石墨烯各主要技術(shù)國家,地區(qū)的相關(guān)機構(gòu)都競相到我國為其石墨烯相關(guān)專利技術(shù)申請知識產(chǎn)權(quán)保護等情況。相關(guān)部門機構(gòu)應(yīng)引起充分的重視,在開展石墨烯相關(guān)研發(fā)或項目立項前,應(yīng)對國內(nèi)外已公開的石墨烯相關(guān)專利進行全面分析,規(guī)避或合理借鑒現(xiàn)有專利技術(shù),避免重復(fù)投入,提高研發(fā)效率;同時鼓勵石墨烯專利技術(shù)積極申請國際專利,以提早布局國際保護.搶占國際市場。
參考文獻:
[1]國內(nèi)首個純石墨烯粉末產(chǎn)品“柔性石墨烯散熱薄膜”在貴陽發(fā)布[EB/OL].[2013-04-02].http://pop.gog.com.cn/system/2013/04/02/012147731.shtml.
[2]江蘇省石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟介紹及相關(guān)資料[EB/OL].[2013-08-08].http://www.jgri.gov.cn/content.aftpx?id=400.
[3]寧波墨西科技有限公司年產(chǎn)300噸石墨烯項目開工[EB/OL].[2012-09-24].http://www.cas.cn/xw/yxdt/201209/t201 20924__3650025.shtml.