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深圳离石墨烯等新材料产业化之路还有多远

2016-09-23 09:46
木中君
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  3、 市场需要什么,深圳企业就生产什么

  近年来,深圳新材料产业进入快速发展阶段。据深圳市新材料行业协会统计,2012年深圳新材料产业规模约850亿元,约占全市工业销售产值的4.13%;2013年深圳新材料产业规模约1020亿元,约占全市工业总产值的4.68%;2014年产业规模约为1200亿元。2015则达到了1500亿元,年增长率20%。

  李音坦言,虽然与国内不少省市相比,深圳不具备新材料资源优势,但市场的大方向赋予了深圳必须领先的职责,市场端不断倒逼材料、设备以及工艺进行变革。“市场需要什么,深圳的企业就生产什么,这是深圳新材料产业的发展特点。”

  新材料是技术革命与创新的基石,是支撑先进制造业发展、推动产业升级的革命性力量。《中国制造2025深圳行动计划》已将推进新材料的研发及产业化纳入重点领域,其中,石墨烯应用技术研发公共平台建设更是纳入重点项目。

  记者从深圳市经贸信息委了解到,在即将出台的深圳市战略性新兴产业发展“十三五”规划中,也关注了新材料的应用示范。

  材料领域的创新,对于中国制造业掌握更多话语权非常关键。喻东旭很早就认识到这一点:“我在联想和比亚迪工作时,一到旺季许多关键材料就容易缺货,几乎所有依赖进口的材料价格都在涨,智能手机所用ITO(氧化铟锡)材料的定价权大都掌握在美日德等国企业之中,中国企业以代工装配为主。”

  喻东旭走过全世界许多地方,发现配套最完善、创新力最强的还是深圳,能保障企业在最短时间做出一个产品。于是他在龙岗区创办了华科创智,希望将一种名为银纳米线的材料快速产业化,推向全世界。

  今年8月,华科创智的柔性透明电极研发团队入选2016年市海外高层次人才孔雀团队(第一批),带头人是公司联合创始人、香港科技大学教授温维佳。华科创智的产品之一是智能调光膜。记者9月14日在华科创智展示厅体验这一产品,只需用遥控一按,所有透明的玻璃一下子变雾化,隔开了外部空间,十分科幻。

  这种智能调光膜使用的“秘密武器”是银纳米线,它采用聚合物分散液晶(PDLC)作为显示结果,两层柔性透明导电薄膜(银纳米线膜)作为电极,在外加电压的调解下,瞬间实现透明和不透明的切换。

  喻东旭认为,新材料公司需要靠技术+产业化“两条腿”走路,缺一不可。“技术不能被过分强调,不能做到产业化对接、找不到应用场景,技术便不能产生价值,就像是搁到抽屉里的论文,花了大量的钱也没用”。

  李音告诉记者,深圳新材料领域中已经取得一些成绩的企业创新力超强,不仅不吝投入去搞研发,并和高校紧密合作,同时紧贴市场,具有敏锐的市场嗅觉。

  样本

  专注石墨烯基础研究的本征方程:

  “产品合格了,我们才敢创业”

  “公司从投入到产出回报只有4个月,目前已经实现批量生产,预计明年产值过亿。”深圳市本征方程石墨烯技术股份有限公司董事长刘剑洪告诉记者,该公司去年8月成立,不到一年便大批量生产。

  为什么能够如此高效?这得益于刘剑洪和团队十余年的研究,以及五年的市场检验。按照他的说法:“直到别人认为我们的产品合格了,我们才敢创业。”

  刘剑洪的另一个身份是深圳大学化学与环境工程学院教授。从2002年开始从事碳材料的研究,刘剑洪和研究团队从单层石墨烯的制备到应用步步攻关,最终掌握了石墨烯在电池电极材料、电子导电材料和超细粉体材料等关键材料领域应用的关键技术,完成了规模化试验。目前,他的团队已经申请获得了中国、美国、日本、欧洲等国家和地区发明专利40多项。

  深圳不少业内人士表示,石墨烯产业化面临的主要瓶颈是应用研发,而在刘剑洪看来,只有把基础研究做扎实才可能让石墨烯材料真正发挥其优越的性能,公司才会具备产业应用优势。

  “石墨烯是由碳原子构成的单层厚度的二维晶体,只有单层晶体才能发挥石墨烯材料的各种优越性能,即使两层叠加物理性质也会下降100倍。”刘剑洪表示,目前国内不少企业宣称能批量生产石墨烯,但不少生产出来的都不达标,不算真正的石墨烯。

  本征方程研发的产品包括石墨烯包覆铜纳米粒子,该技术能使铜粉具有抗氧化能力,替代中金岭南目前使用的贵金属银粉与贵金属银包铜粉,使产品成本大幅下降。刘剑洪表示:“银粉每公斤价格在3000至4000元,使用石墨烯包覆铜只需要1000多元,未来在电子行业将会大规模运用。”

  在动力电池的应用方面,本征方程掌握了石墨烯包覆石墨锂离子电池负极材料的关键技术,容量可达到500毫安时/克,而一般负极材料容量只有360毫安时/克。因此,使用了石墨烯技术的动力电池,其体积会变得更小。此外,在隔膜涂布上涂上石墨烯粉末,锂离子穿透能力显著加强。

  “石墨烯作为一种材料也有不足之处,比如它的分子结构强度低。”刘剑洪称,石墨烯不仅是要有单层的结构,还要有稳定的形态,他的团队计划突破二维材料制备的技术,制作均匀的二维薄膜,之后将深入研发其在半导体、太阳能、LED、芯片等领域的应用。

  他告诉记者,为了保持技术的先进性,本征方程还将建立研究院,依靠自身的力量和海内外科研单位深入合作。“在同海外的合作中,我们可以看到该领域最前沿的动态,这是我们引领未来产业最基本的战略。”

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