刘忠范:石墨烯要着眼未来 基础研究和应用研究并举

   2016-09-21 烯碳资讯

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核心提示:9月18日,2016(北京)国际石墨烯产业高级研讨会及中国国际石墨烯资源产业联盟成立大会在北京中国大饭店召开。中国科学院院士、北

9月18日,2016(北京)国际石墨烯产业高级研讨会及中国国际石墨烯资源产业联盟成立大会在北京中国大饭店召开。中国科学院院士、北京大学教授刘忠范在会上做了发言,以下为刘忠范院士的发言实录:

首先热烈祝贺中国国际石墨烯资源产业联盟正式成立,我想这对石墨烯行业来说是一件大事,我也很荣幸能够亲临现场,参与这么一个重大的历史的一刻,见证这么一个重大的历史瞬间,非常容幸。

我觉得由中国来主导成立这么一个石墨烯的国际组织,应该说是理所应当,因为中国的石墨烯产业化进程应该说是引领了世界,据不完全统计,国内目前将近有20个石墨烯产业园已经建成或正在建设之中,在其他国家应该说还没有这么一个现象。

中国也拥有最庞大的石墨烯研究队伍,我们发表论文的数量从2011年开始已经稳居世界第一,大家可以看到遥遥领先的差距越来越大,具有领先的优势,同时,刚才前面的讲话当中也讲到,中国石墨烯专利的数量,截至2015年初为止,占世界的40%左右,即便是现在最新统计数据,至少占三分之一是没有任何问题的,占40%左右是没有问题的,这些都是一个一个数据,反映了中国的石墨烯在国际上应该是处于第一方队,处于前列。

石墨烯产业的一个最大的资源优势,是我们的石墨矿,实际上中国的石墨矿可开采量占世界总量的75%,中国的石墨烯,石墨的供应占全球的72%,那么这些应该说也是石墨烯这个行业在中国发展的资源优势,这一点是非常非常的重要。实际上我相信石墨烯在中国可以说是家喻户晓,上个月底,7月31号,中央CCTV2组织了一个50分钟的对话栏目,专题就是石墨烯,我也非常有幸邀请去解答石墨烯现在研发的现状和一些大家关注的热点问题。

究竟什么是石墨烯,我相信在座的各位朋友应该都比较清楚,其实它就是一种碳材料,我们在高中学化学的时候学到苯环,苯环是六个碳原子和六个氢原子,连成一个二维形状的结构。石墨烯跟石墨差一个字,实际上他们是有联系,大家都熟悉石墨,石墨是一种层状的碳材料,如果你把它每一层用胶袋剥下来,那就是石墨烯。第一个做这件事情的是我们在座的安德烈.海姆先生,为此他拿到了诺贝尔奖,所以大家经常开玩笑的说,这个诺贝尔奖是用胶袋撕出的。学术界也是,刚才各位在报告当中也讲到它是最薄最轻的材料,可以想象最薄最轻的材料,同时它也最结实,它的强度是200倍,那么它也是最硬的,导热过程非常好。金刚石的导热性非常好,但是它比金刚石的导热性高两倍,导电性也极高,导电、导热机械强度等等于一身的材料自然可以成为新材料,正是因为这个样子,大家可以想象,它的利用前景将会非常非常的广阔。

比如说可以触摸屏,因为它是透明的,又导电,可以说因为是柔性的,所以说柔性的电子器件,可以做电子墨水,电子添加剂等等,还有很多,因为非常结实,在国防领域,在国防装备都有广阔的领域,它的用途也非常非常的广阔。那么不仅仅是可期待很多,实际上有些已经面世了,尤其像我们中国,推出了石墨烯手机,还有像网球拍、石墨烯LED灯泡等等已经在市面上都可以买到。那么据不完全统计,我们国内有300余家企业在做石墨烯的产业开发工作,或者石墨烯设备的研发工作,市场前景非常大。

石墨烯是怎么制备出来的呢,一般情况下石墨烯的是有两种石墨烯,我经常爱开玩笑的讲,一类是男石墨烯,粉体石墨烯,当然还有一种我们叫女石墨烯,很漂亮,单层石墨烯薄膜。从批量制备这个角度讲,通常有两种做法,一个是石墨剥离技术,石墨是一层一层的,当然你不能用胶带一层一层去撕,这是没有工艺的价值的,但是你可以用化学办法把它剥离。现在国内剥离法生产的石墨烯实际上至少有上千吨的年产量,相对而言成本比较低,但是质量比较差,所谓物美价廉不太存在。还有像薄膜石墨烯,就是我说的这个女石墨烯,是一层一层的通过高温生长出来的,现在我们国家年产量可以到百万吨,质量一般是比较高,价格也比较贵。

当我们说石墨烯产业,石墨烯新材料的时候,实际上我们也会面临着理想跟现实的差距,理想的石墨烯是一种完美的蜂窝状的材料,实际上的石墨烯其实不是这样子的,我经常开玩笑的说它是一件破衣服,每个小块是不完美的东西实际观测到的石墨烯的性质并没有那么理想,因为实际做出来的石墨烯跟理想情况差别比较大,用现在的网络语言的说法,理想很丰满、现实很骨感,正是因为如此,需要学术界的参与、需要研发、需要耐心,这个是我想强调的一个方面。

石墨烯产业现在究竟处在一个什么发展阶段,大家都非常关心这件事情。一个新的材料,新的技术,通常情况下我们把它分成五个阶段,第一个阶段是技术萌芽期,第二个阶段是期望顶峰,爬坡期,最后才是大规模的应用。大家想象一下,石墨烯从2004年,到现在只有12年的时间,应该说我们还需要时间。

那现在石墨烯处于什么样的发展阶段,学界有个共识,基本上处于这个阶段:大家期待非常的高,学术界的贡献非常的大,但是我要告诉大家的是,基础研究的人现在已经渐渐淡出,从产业研发这个角度讲,这个队伍在不断壮大。这个时候需要国家的意志、政府的意志,需要有企业远见的投入,同时不懈的努力跟坚持非常的重要,在此之后才是产业化关键技术走向成熟的阶段。

我个人一直认为,相信大家都有共识,未来的石墨烯产业非常值得期待,我们不怀疑未来的石墨烯产业,但是我们能切到多少蛋糕,我们每个国家能切到多少蛋糕,我们每个企业能切到多少蛋糕,那要取决于你关注什么,我一直认为我们的关注不能只仅关注今天的产品,当然产品也非常重要,因为要看到老百姓的需要,但是更多的是我们也要关注未来,需要关注引领未来的石墨烯发展的前沿方向,这一点非常的重要。

在这一点上,我愿意引用改革开放之初杨振宁先生写给邓小平的信的说法,他说中国的科学研究倾向于走两个极端,或者太注意原理的研究,或者太注意产品的研究,介于这两种研究之间的发展性研究似乎没有被注重。这就是所谓的产学研的问题。我觉得三十多年后的现在,这个现象依然存在,我提醒我们在座的领导希望能够关注这件事情。

发展性研究是一种中长期的投资,希望五年、十年或者二十年内成果能增量社会生产力,但它不会是眼前的产品,不会带来眼前的利益,它会带来未来的核心和竞争力。

前途是光明的,我们也看到了希望。两个月前7月4号,北京正式启动了石墨烯科技发展专项,制定了未来十年的石墨烯产业研发计划,不仅关注现在,也关注五年、十年以后更关注未来,同时关注未来。那么在这里我尤其要强调的是石墨烯专项的指导思想,甚至十年规划,重点着眼未来,建设国际一流的石墨烯原创技术和产业技术的规划基地,我们的目标是全面打造未来石墨烯产业的核心竞争力,我也参与这个工作,我是专家组的组长。

在这里我要强调的是,一个重要的举措是成立北京石墨烯研究院,希望它能够引领石墨烯产业的未来,它的重要角色是搭建研究基础研究和高技术产业的桥梁,希望能够打通解决产、学、研链条的一个关键,也是我们薄弱的环节。在这个研究院我们关注的不是产品,而是未来的新材料,新技术,以及它会带来的新产业。

有两点是能够作为我们的制度保证,一个是应用牵引的高技术的研发机构,希望能够衔接大学科研院所和企业这么一个桥梁,通过机制创新来实现把这个国家、把政府的意志,央企和私企意志结合起来打造一条新的路。BGI我们希望它能够助力科技强国梦。

石墨烯的发展,我觉得我们可以从碳纤维的发展历史汲取很多营养,大家应该都知道碳纤维,1962年的时候日本的碳纤维公司他们就小方向的攻关,到1971年才正式运行,花了九年的时间,之后一路往前走现在形成了一个庞大的碳纤维的产业。

在这里我想说的是,石墨烯尽管不会花半个世纪的时间,但是作为新兴材料来说,我们需要坚持,我尤其要强调的是,50年前的碳纤维,它可能做自行车,但是现在的碳纤维可以作为航空航天材料,从这个意义上讲,石墨烯也是一样,现在的石墨烯并不是理想的,只要是坚持我们未来的石墨烯行业,石墨烯产业应该是前景非常的光明。

最后我想回答一下别人经常问我的问题,石墨烯究竟是前途无量还是昙花一现,有三件事情我愿意跟大家分享,第一点,制备决定未来,并不是因为我专注于制备工作,现在的石墨烯并不是理想的石墨烯,你制备达到的高度将是未来石墨烯产业的高度,这一点尤其我们需要强调,追求极致,精益求精非常重要,我们需要。

第二点,从万斤油到杀手锏的应用,石墨烯放到什么地方都有用,当然这个很好,但实际上最重要的是石墨烯要找到别人无可替代的东西,作为杀手锏的应用,所以在这一点大家还在寻找,我们需要不懈的努力。

最后一点石墨烯究竟能走多远,也是别人经常问我的问题,我给石墨烯设计了三种未来,第一种未来是碳纤维的未来,我刚才已经讲到碳纤维,在某个行当里面它是杀手锏。石墨烯有没有可能做到这一点,我可以很自信的告诉大家,这点是能够做到的,那么第二种未来比这个走得更远,塑料100多年前发明了塑料,我们可以想象一下,我们这个屋里有多少东西在用塑料,我们离开塑料不能生活,石墨烯也有可能做到这一点,当然还有更好的梦,关于石墨烯这种战略新兴材料像硅材料一样,我们知道硅材料改变了我们,我们现在离不开手机,离不开计算机,没有硅材料就没有这些信息化的设备,石墨烯有没有可能呢?你们畅想它是有可能的。

材料是人类文明和社会进步的阶梯,回顾过去一万多年的文明史,我们经理了不同时代,我们现在可以称之为硅时代,因为硅改变了我们人类社会,提升了我们的经济生活层面。比方说几百年以后,我们回过头来看有没有可能有石墨烯时代?我相信这种可能是存在的,这种可能是有的,让我们一起来期待,来参与推动这个美好的到来。



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