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劉忠范:石墨烯要著眼未來 基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究并舉

2016-09-21 10:21:49 烯碳資訊

9月18日,2016(北京)國際石墨烯產(chǎn)業(yè)高級研討會及中國國際石墨烯資源產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立大會在北京中國大飯店召開。中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)教授劉忠范在會上做了發(fā)言,以下為劉忠范院士的發(fā)言實(shí)錄:

首先熱烈祝賀中國國際石墨烯資源產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟正式成立,我想這對石墨烯行業(yè)來說是一件大事,我也很榮幸能夠親臨現(xiàn)場,參與這么一個(gè)重大的歷史的一刻,見證這么一個(gè)重大的歷史瞬間,非常容幸。

我覺得由中國來主導(dǎo)成立這么一個(gè)石墨烯的國際組織,應(yīng)該說是理所應(yīng)當(dāng),因?yàn)橹袊氖┊a(chǎn)業(yè)化進(jìn)程應(yīng)該說是引領(lǐng)了世界,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),國內(nèi)目前將近有20個(gè)石墨烯產(chǎn)業(yè)園已經(jīng)建成或正在建設(shè)之中,在其他國家應(yīng)該說還沒有這么一個(gè)現(xiàn)象。

中國也擁有最龐大的石墨烯研究隊(duì)伍,我們發(fā)表論文的數(shù)量從2011年開始已經(jīng)穩(wěn)居世界第一,大家可以看到遙遙領(lǐng)先的差距越來越大,具有領(lǐng)先的優(yōu)勢,同時(shí),剛才前面的講話當(dāng)中也講到,中國石墨烯專利的數(shù)量,截至2015年初為止,占世界的40%左右,即便是現(xiàn)在最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),至少占三分之一是沒有任何問題的,占40%左右是沒有問題的,這些都是一個(gè)一個(gè)數(shù)據(jù),反映了中國的石墨烯在國際上應(yīng)該是處于第一方隊(duì),處于前列。

石墨烯產(chǎn)業(yè)的一個(gè)最大的資源優(yōu)勢,是我們的石墨礦,實(shí)際上中國的石墨礦可開采量占世界總量的75%,中國的石墨烯,石墨的供應(yīng)占全球的72%,那么這些應(yīng)該說也是石墨烯這個(gè)行業(yè)在中國發(fā)展的資源優(yōu)勢,這一點(diǎn)是非常非常的重要。實(shí)際上我相信石墨烯在中國可以說是家喻戶曉,上個(gè)月底,7月31號,中央CCTV2組織了一個(gè)50分鐘的對話欄目,專題就是石墨烯,我也非常有幸邀請去解答石墨烯現(xiàn)在研發(fā)的現(xiàn)狀和一些大家關(guān)注的熱點(diǎn)問題。

究竟什么是石墨烯,我相信在座的各位朋友應(yīng)該都比較清楚,其實(shí)它就是一種碳材料,我們在高中學(xué)化學(xué)的時(shí)候?qū)W到苯環(huán),苯環(huán)是六個(gè)碳原子和六個(gè)氫原子,連成一個(gè)二維形狀的結(jié)構(gòu)。石墨烯跟石墨差一個(gè)字,實(shí)際上他們是有聯(lián)系,大家都熟悉石墨,石墨是一種層狀的碳材料,如果你把它每一層用膠袋剝下來,那就是石墨烯。第一個(gè)做這件事情的是我們在座的安德烈.海姆先生,為此他拿到了諾貝爾獎,所以大家經(jīng)常開玩笑的說,這個(gè)諾貝爾獎是用膠袋撕出的。學(xué)術(shù)界也是,剛才各位在報(bào)告當(dāng)中也講到它是最薄最輕的材料,可以想象最薄最輕的材料,同時(shí)它也最結(jié)實(shí),它的強(qiáng)度是200倍,那么它也是最硬的,導(dǎo)熱過程非常好。金剛石的導(dǎo)熱性非常好,但是它比金剛石的導(dǎo)熱性高兩倍,導(dǎo)電性也極高,導(dǎo)電、導(dǎo)熱機(jī)械強(qiáng)度等等于一身的材料自然可以成為新材料,正是因?yàn)檫@個(gè)樣子,大家可以想象,它的利用前景將會非常非常的廣闊。

比如說可以觸摸屏,因?yàn)樗峭该鞯?,又?dǎo)電,可以說因?yàn)槭侨嵝缘?,所以說柔性的電子器件,可以做電子墨水,電子添加劑等等,還有很多,因?yàn)榉浅=Y(jié)實(shí),在國防領(lǐng)域,在國防裝備都有廣闊的領(lǐng)域,它的用途也非常非常的廣闊。那么不僅僅是可期待很多,實(shí)際上有些已經(jīng)面世了,尤其像我們中國,推出了石墨烯手機(jī),還有像網(wǎng)球拍、石墨烯LED燈泡等等已經(jīng)在市面上都可以買到。那么據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我們國內(nèi)有300余家企業(yè)在做石墨烯的產(chǎn)業(yè)開發(fā)工作,或者石墨烯設(shè)備的研發(fā)工作,市場前景非常大。

石墨烯是怎么制備出來的呢,一般情況下石墨烯的是有兩種石墨烯,我經(jīng)常愛開玩笑的講,一類是男石墨烯,粉體石墨烯,當(dāng)然還有一種我們叫女石墨烯,很漂亮,單層石墨烯薄膜。從批量制備這個(gè)角度講,通常有兩種做法,一個(gè)是石墨剝離技術(shù),石墨是一層一層的,當(dāng)然你不能用膠帶一層一層去撕,這是沒有工藝的價(jià)值的,但是你可以用化學(xué)辦法把它剝離?,F(xiàn)在國內(nèi)剝離法生產(chǎn)的石墨烯實(shí)際上至少有上千噸的年產(chǎn)量,相對而言成本比較低,但是質(zhì)量比較差,所謂物美價(jià)廉不太存在。還有像薄膜石墨烯,就是我說的這個(gè)女石墨烯,是一層一層的通過高溫生長出來的,現(xiàn)在我們國家年產(chǎn)量可以到百萬噸,質(zhì)量一般是比較高,價(jià)格也比較貴。

當(dāng)我們說石墨烯產(chǎn)業(yè),石墨烯新材料的時(shí)候,實(shí)際上我們也會面臨著理想跟現(xiàn)實(shí)的差距,理想的石墨烯是一種完美的蜂窩狀的材料,實(shí)際上的石墨烯其實(shí)不是這樣子的,我經(jīng)常開玩笑的說它是一件破衣服,每個(gè)小塊是不完美的東西實(shí)際觀測到的石墨烯的性質(zhì)并沒有那么理想,因?yàn)閷?shí)際做出來的石墨烯跟理想情況差別比較大,用現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)語言的說法,理想很豐滿、現(xiàn)實(shí)很骨感,正是因?yàn)槿绱?,需要學(xué)術(shù)界的參與、需要研發(fā)、需要耐心,這個(gè)是我想強(qiáng)調(diào)的一個(gè)方面。

石墨烯產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在究竟處在一個(gè)什么發(fā)展階段,大家都非常關(guān)心這件事情。一個(gè)新的材料,新的技術(shù),通常情況下我們把它分成五個(gè)階段,第一個(gè)階段是技術(shù)萌芽期,第二個(gè)階段是期望頂峰,爬坡期,最后才是大規(guī)模的應(yīng)用。大家想象一下,石墨烯從2004年,到現(xiàn)在只有12年的時(shí)間,應(yīng)該說我們還需要時(shí)間。

那現(xiàn)在石墨烯處于什么樣的發(fā)展階段,學(xué)界有個(gè)共識,基本上處于這個(gè)階段:大家期待非常的高,學(xué)術(shù)界的貢獻(xiàn)非常的大,但是我要告訴大家的是,基礎(chǔ)研究的人現(xiàn)在已經(jīng)漸漸淡出,從產(chǎn)業(yè)研發(fā)這個(gè)角度講,這個(gè)隊(duì)伍在不斷壯大。這個(gè)時(shí)候需要國家的意志、政府的意志,需要有企業(yè)遠(yuǎn)見的投入,同時(shí)不懈的努力跟堅(jiān)持非常的重要,在此之后才是產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)走向成熟的階段。

我個(gè)人一直認(rèn)為,相信大家都有共識,未來的石墨烯產(chǎn)業(yè)非常值得期待,我們不懷疑未來的石墨烯產(chǎn)業(yè),但是我們能切到多少蛋糕,我們每個(gè)國家能切到多少蛋糕,我們每個(gè)企業(yè)能切到多少蛋糕,那要取決于你關(guān)注什么,我一直認(rèn)為我們的關(guān)注不能只僅關(guān)注今天的產(chǎn)品,當(dāng)然產(chǎn)品也非常重要,因?yàn)橐吹嚼习傩盏男枰歉嗟氖俏覀円惨P(guān)注未來,需要關(guān)注引領(lǐng)未來的石墨烯發(fā)展的前沿方向,這一點(diǎn)非常的重要。

在這一點(diǎn)上,我愿意引用改革開放之初楊振寧先生寫給鄧小平的信的說法,他說中國的科學(xué)研究傾向于走兩個(gè)極端,或者太注意原理的研究,或者太注意產(chǎn)品的研究,介于這兩種研究之間的發(fā)展性研究似乎沒有被注重。這就是所謂的產(chǎn)學(xué)研的問題。我覺得三十多年后的現(xiàn)在,這個(gè)現(xiàn)象依然存在,我提醒我們在座的領(lǐng)導(dǎo)希望能夠關(guān)注這件事情。

發(fā)展性研究是一種中長期的投資,希望五年、十年或者二十年內(nèi)成果能增量社會生產(chǎn)力,但它不會是眼前的產(chǎn)品,不會帶來眼前的利益,它會帶來未來的核心和競爭力。

前途是光明的,我們也看到了希望。兩個(gè)月前7月4號,北京正式啟動了石墨烯科技發(fā)展專項(xiàng),制定了未來十年的石墨烯產(chǎn)業(yè)研發(fā)計(jì)劃,不僅關(guān)注現(xiàn)在,也關(guān)注五年、十年以后更關(guān)注未來,同時(shí)關(guān)注未來。那么在這里我尤其要強(qiáng)調(diào)的是石墨烯專項(xiàng)的指導(dǎo)思想,甚至十年規(guī)劃,重點(diǎn)著眼未來,建設(shè)國際一流的石墨烯原創(chuàng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)技術(shù)的規(guī)劃基地,我們的目標(biāo)是全面打造未來石墨烯產(chǎn)業(yè)的核心競爭力,我也參與這個(gè)工作,我是專家組的組長。

在這里我要強(qiáng)調(diào)的是,一個(gè)重要的舉措是成立北京石墨烯研究院,希望它能夠引領(lǐng)石墨烯產(chǎn)業(yè)的未來,它的重要角色是搭建研究基礎(chǔ)研究和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的橋梁,希望能夠打通解決產(chǎn)、學(xué)、研鏈條的一個(gè)關(guān)鍵,也是我們薄弱的環(huán)節(jié)。在這個(gè)研究院我們關(guān)注的不是產(chǎn)品,而是未來的新材料,新技術(shù),以及它會帶來的新產(chǎn)業(yè)。

有兩點(diǎn)是能夠作為我們的制度保證,一個(gè)是應(yīng)用牽引的高技術(shù)的研發(fā)機(jī)構(gòu),希望能夠銜接大學(xué)科研院所和企業(yè)這么一個(gè)橋梁,通過機(jī)制創(chuàng)新來實(shí)現(xiàn)把這個(gè)國家、把政府的意志,央企和私企意志結(jié)合起來打造一條新的路。BGI我們希望它能夠助力科技強(qiáng)國夢。

石墨烯的發(fā)展,我覺得我們可以從碳纖維的發(fā)展歷史汲取很多營養(yǎng),大家應(yīng)該都知道碳纖維,1962年的時(shí)候日本的碳纖維公司他們就小方向的攻關(guān),到1971年才正式運(yùn)行,花了九年的時(shí)間,之后一路往前走現(xiàn)在形成了一個(gè)龐大的碳纖維的產(chǎn)業(yè)。

在這里我想說的是,石墨烯盡管不會花半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間,但是作為新興材料來說,我們需要堅(jiān)持,我尤其要強(qiáng)調(diào)的是,50年前的碳纖維,它可能做自行車,但是現(xiàn)在的碳纖維可以作為航空航天材料,從這個(gè)意義上講,石墨烯也是一樣,現(xiàn)在的石墨烯并不是理想的,只要是堅(jiān)持我們未來的石墨烯行業(yè),石墨烯產(chǎn)業(yè)應(yīng)該是前景非常的光明。

最后我想回答一下別人經(jīng)常問我的問題,石墨烯究竟是前途無量還是曇花一現(xiàn),有三件事情我愿意跟大家分享,第一點(diǎn),制備決定未來,并不是因?yàn)槲覍W⒂谥苽涔ぷ鳎F(xiàn)在的石墨烯并不是理想的石墨烯,你制備達(dá)到的高度將是未來石墨烯產(chǎn)業(yè)的高度,這一點(diǎn)尤其我們需要強(qiáng)調(diào),追求極致,精益求精非常重要,我們需要。

第二點(diǎn),從萬斤油到殺手锏的應(yīng)用,石墨烯放到什么地方都有用,當(dāng)然這個(gè)很好,但實(shí)際上最重要的是石墨烯要找到別人無可替代的東西,作為殺手锏的應(yīng)用,所以在這一點(diǎn)大家還在尋找,我們需要不懈的努力。

最后一點(diǎn)石墨烯究竟能走多遠(yuǎn),也是別人經(jīng)常問我的問題,我給石墨烯設(shè)計(jì)了三種未來,第一種未來是碳纖維的未來,我剛才已經(jīng)講到碳纖維,在某個(gè)行當(dāng)里面它是殺手锏。石墨烯有沒有可能做到這一點(diǎn),我可以很自信的告訴大家,這點(diǎn)是能夠做到的,那么第二種未來比這個(gè)走得更遠(yuǎn),塑料100多年前發(fā)明了塑料,我們可以想象一下,我們這個(gè)屋里有多少東西在用塑料,我們離開塑料不能生活,石墨烯也有可能做到這一點(diǎn),當(dāng)然還有更好的夢,關(guān)于石墨烯這種戰(zhàn)略新興材料像硅材料一樣,我們知道硅材料改變了我們,我們現(xiàn)在離不開手機(jī),離不開計(jì)算機(jī),沒有硅材料就沒有這些信息化的設(shè)備,石墨烯有沒有可能呢?你們暢想它是有可能的。

材料是人類文明和社會進(jìn)步的階梯,回顧過去一萬多年的文明史,我們經(jīng)理了不同時(shí)代,我們現(xiàn)在可以稱之為硅時(shí)代,因?yàn)楣韪淖兞宋覀內(nèi)祟惿鐣?,提升了我們的?jīng)濟(jì)生活層面。比方說幾百年以后,我們回過頭來看有沒有可能有石墨烯時(shí)代?我相信這種可能是存在的,這種可能是有的,讓我們一起來期待,來參與推動這個(gè)美好的到來。




責(zé)任編輯: 李穎

標(biāo)簽:劉忠范,石墨烯