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鞠传江:石墨烯“裂变曲”
鞠传江
12月01日 15:28
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眼下,被称为“新材料之王”的石墨烯正成为新兴产业的一颗明星,众多企业及机构将研发重点瞄向这一领域,不少城市则描绘起了“百亿”甚至“千亿”石墨烯产业的发展蓝图。的确,众多高分子材料只要与石墨烯“联姻”便顿时改变了其固有的性能,可谓是“点石成金”,一变百变,演化出神奇的“裂变”效果。

神奇的石墨烯

石墨烯结构图

2004年,英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)从石墨中剥离出了石墨烯并在2010年获得了诺贝尔物理学奖。由此,全球更多的科学家加入了对石墨烯的探索之中,有科学家断言石墨烯将引发材料界的一场新革命。

石墨烯有着罕见的特性:由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体,是目前发现的最薄、强度最高、室温下导电性最好、散热性最快的一种新型纳米材料,强度是钢的200倍,拉伸形变能达到20%。

正是石墨烯在电学、热学、光学以及强度等方面的特能,引发了其在新能源、机械装备、交通运输、航空航天、纺织、电子、电池等领域良好的应用和发展前景,因而石墨烯应用开发呈迅猛之势。

中国自2012年开始相继推出支持石墨烯新材料发展的政策,2015年国家发改委、工信部、科技部三部委下发《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》,提出了将石墨烯打造为先导产业,规划到2020年形成完善的石墨烯产业体系。

来自中国石墨烯产业技术创新战略联盟的消息说,截止到2016年8月底,中国从事石墨烯研发、生产、应用等相关企业数量超过400家,约占全球石墨烯企业数量的75%,中国申请的石墨烯专利技术超过3000项,占全球石墨烯专利技术的30%以上。目前,我国石墨烯产能总计已达7000吨,开发的石墨烯新产品超过100种以上。

专家预测,到2020年石墨烯带动的新能源、电子信息、塑料、橡胶、涂料环保、生物医药、服装等行业的市场规模将突破1500亿元。

演绎“点石成金”

圣泉集团董事长唐一林(右一)在给客户介绍石墨烯产品性能 鞠传江 摄影

在山东济南圣泉集团的石墨烯研究院里,集团董事长唐一林亲自给记者演示了他们开发的众多含有石墨烯纤维的穿戴用品,含有石墨烯的衬衣和被子可以在几秒钟之内将温度提升至高于体温2度。他们开发的这些产品投放到市场迅速被消费者认可。这家公司从2008年开始和国内外众多院校合作研究有关石墨烯的课题。目前,圣泉不仅从植物秸秆玉米芯中创造性地生产出了生物质石墨烯,而且还生产出了玉米芯纤维,同时将石墨烯与玉米芯纤维复合生产出内暖纤维,并实现了工业化生产,目前拥有全球首条年产量100吨的石墨烯生产线,今年9月,这一石墨烯内暖纤维荣获2016年意大利国家科技创新奖。

他们以石墨烯内暖纤维为原材料创造性研发出了上百个衍生产品,这些产品兼具抗菌抑菌、低温远红外、改善微循环、祛湿透气等显著性能,上市以来备受消费者欢迎。目前,年产1000吨石墨烯及3万吨石墨烯功能纤维项目正在紧张建设之中。

唐一林董事长为外国来宾介绍石墨烯纺织品的特殊性能 鞠传江 摄影

由于石墨烯内暖纤维显现的广阔市场前景已经引起了海外著名纺织、服装企业的注意。目前,这家公司已和意大利、日本、韩国等开展合作,先后与意大利国家科技能源发展研究中心、意大利普拉托纺织厂、意大利童装生产企业、日本伊藤忠等多家纤维和服饰巨头达成合作协议,圣泉石墨烯内暖纤维及系列产品开始走向海外市场。

这一创新性的产品给这家公司带来可观的效益,据圣泉集团披露,今年上半年度报告完成营收16.26亿元,同比下降5.59%,但是其净利润1.95亿元,同比却上升21.74%。唐一林坦言,石墨烯新产品成为公司利润的新增长点,也使公司的转型之路越走越宽。

石墨烯催生新兴产业集群

圣泉集团董事长唐一林(左)接受意大利国家科技创新大奖

产业资本涌入石墨烯产业领域引发的开发热潮以至于吸引了石墨烯的发现者、诺贝尔物理学奖获得者安德烈·海姆,他于今年9月与青岛的两家公司共同投资7000万成立青岛德安新碳复合材料有限公司,开展石墨烯工程塑料、石墨烯纳米复合材料及其设备的设计、开发、生产及商业化应用。

在“石墨之乡”山东省莱西市南墅镇已经聚集了14家石墨及石墨烯产业集群。

中国的石墨烯开发不断传出好消息:石墨烯与传统电池材料融合的“黑金王”电池使电池性能提升20%以上,今年4月面市以来订单超过10亿。

专家介绍,一批有实力的企业已经成功地将石墨烯融入纺织原料、海工涂料、锂电池制造、节能环保、海水淡化、轮胎等领域,耐久性提升5倍的防腐涂料、导电率提升3个数量级的锂电池和治污能力提升150倍的光催化网、耐磨性提升20%以上的轮胎全是因为有了神奇的石墨烯。

“未来的石墨烯产业是一块大蛋糕,谁能够取得关键应用技术的突破谁就会切更多的蛋糕。”中国科学院院士、北京大学纳米科学与技术研究中心主任刘忠范说。

一场精彩的产业聚集才刚刚开始,人们期待着石墨烯应用技术的新突破和产业的新裂变!

关于作者:鞠传江,中国日报山东记者站站长

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