战略新兴产业
杨俊和:石墨烯仍处于创新突破期 需要系统性和前瞻性布局
时间: 2019/1/23 14:48:02

来源:新华社


       近年来,各地竞相布局石墨烯产业,据已有20多个省市出台130余条相关政策。但是,市场、业界对石墨烯褒贬不一,争论很多。近期围绕石墨烯产业发展阶段,如何把握下一步发展路径与方向,中国经济信息社分析师专访了上海理工大学材料科学与工程学院院长杨俊和教授。


       石墨烯产业化突破需要耐心和信心 应关注两大方向


       现在普遍认为,石墨烯仍处在产业化突破前期,真正大规模突破应该还需要5-10年时间。杨俊和说,这一判断比较准确。近两至三年,虽然看似石墨烯产业在蓬勃发展,但实际上并没有真正突破,甚至还没有找到突破口,处于创新突破期。现在比较常见的应用实际上仍可以用石墨纳米片或者其它材料替代。石墨烯产业突破需要整个产业界包括整个社会的耐心等待。


       纳米材料从发现到真正大规模应用花了近30年时间,碳纤维等新材料也是一样,需要10年甚至几十年以上的科研攻关。石墨烯作为一种新型二维材料,同样需要较长时间的积累。


       当前国内社会对石墨烯质疑声音较多。究其原因,杨俊和认为,主要是前几年资本、企业、社会等过度炒作,造成了过高预期,而事实并没有达到这个阶段,预期迅速下降,使社会、不了解的专家等纷纷质疑这种材料。目前石墨烯领域的科学研究、工程研究、产业化研究的生态都遭受严重破坏。


       事实上石墨烯是一种具有非常特殊性能、特殊结构的新材料,该材料强度高、表面积大,二维方向导电性、导热性也非常好。杨俊和说,相信未来能够在我们的经济社会生活中发挥其特有的作用。科研界、学术界应该对石墨烯有足够的信心。


       关于未来石墨烯的突破方向,杨俊和预测,复合材料应用、电子材料等纯石墨烯材料应用有望发挥石墨烯的优异性能,实现对原来产业、产品的颠覆。


       石墨烯的复合材料应用,包括涂料、导电添加剂、工程塑料等。目前复合材料中的复合添加多是一维,或者零维材料,应用石墨烯也是用传统的一维编织或者零维分散方法。杨俊和说,未来如果科学家能够让石墨烯发挥其二维材料特性,在复合材料中实现有序化平铺,或许会催生新型材料的诞生。


       近几年大家热议纯石墨烯材料,预测可以代替硅应用于半导体。不过目前这种应用仍是实验室科研阶段,只是研发出非常小的样品。杨俊和说,石墨烯材料,实验室研发出样品的性质和之前理论上的预测差距非常大,以至于有些人认为以前的理论预测有问题。事实上不应该怀疑以前的理论预测,因为理论的前提是结构非常完整的二维晶体,未来一旦实现结构稳定,有可能产生较大的颠覆。


       我国应统筹创新资源系统研究石墨烯关键科学问题和重点应用


       近年来,美国、欧盟、日本、韩国等发达国家和地区纷纷加强石墨烯基础技术储备,开展战略性、前瞻性专利布局,聚焦基础理论研究和高端应用。


       我国也高度重视石墨烯发展,2017年以来扶持政策进一步细化,聚焦共性技术攻关、示范工程实施、服务平台搭建、标准体系建设等。


       杨俊和说,比较我国和发达国家石墨烯的发展路径,可以看出,发达国家重在石墨烯的基础科学问题,如制备,系统研究如何制备石墨烯可以保留其特殊的性能。我国还未形成的系统布局。


       事实上,近年来,我国政策已逐渐明确,将石墨烯定位为战略新材料,这正是基于长远考虑。国家也意识到,石墨烯在短期内并不能形成真正的商机。


       杨俊和建议,我国发展石墨烯,首先应该从国家层面系统布局,对其中的关键科学问题,包括制备工艺、稳定结构、优异性能等,组织系统研究,而不是零星的项目支持。


       其次,国家应继续支持、鼓励、组织一批科学家,对石墨烯这样的全新二维材料,包括和石墨烯相关的或者类似结构的二维材料进行研究,弥补相关空白。


       在这个基础上,杨俊和说,可以组织研究一些重点领域应用问题,集中突破相关难点,给予示范工程支持,以理性去抑制资本市场的狂热追求。


       地方政府应为石墨烯搭建平台,集聚关键技术和培育创新成果


       前几年资本炒作盛起,企业、所谓的专家、社会的过度炒作,给地方政府带来过高的预期,截至2017年底,已有20多个省市出台130余条相关政策布局石墨烯产业。事实上新材料的发展不是跨越式的,不能仅凭一项研究、一篇文章即孵化出一个产业。


       杨俊和说,石墨烯研发应该经过三个阶段,从论文到技术到产品,在实验室,我们可以做几克、几毫克甚至几微克的石墨烯,测试性能,就此发表文章、申请专利。在中试阶段,做出一定规模的样品,多次试验,实现稳定制备和稳定结果。而产品需要经过无数次试用,且具有一定的性价比,才能上市流通。我们现在总是混淆这三个阶段。


       杨俊和表示,社会要保持足够耐心让科学家们、工程技术家们在实验室慢慢地研发出从科学原理到科学的方法,再到工程的方法。人类社会发展是从一代材料到一代装备到一代产业,这至少需要几十年的时间。


       杨俊和建议,地方政府发展石墨烯关键是搭建平台,孵化和集聚关键技术和成果,主要是吸引不同领域的国内外科学家团队到本地创新、发展,存在三种模式:第一种是科学家带着相对比较成熟的技术来注册企业,地方政府支持企业发展,不过现阶段比较成熟的技术较少。第二种是科学家带着实验室成果来,地方政府支持放大实验室成果。第三种是科学家带着思想来,地方政府帮助科学家的思想落地,比如帮助其和国家计划、地方规划结合起来,借助政策孵化出成果。(沈璇)

 
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