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戰略新興產業
楊俊和:石墨烯仍處于創新突破期 需要系統性和前瞻性布局
時間: 2019/1/23 14:48:02

來源:新華社


       近年來,各地競相布局石墨烯產業,據統計已有20多個省市出臺130余條相關政策。但是,市場、業界對石墨烯褒貶不一,爭論很多。近期圍繞石墨烯產業發展階段,如何把握下一步發展路徑與方向,中國經濟信息社分析師專訪了上海理工大學材料科學與工程學院院長楊俊和教授。


       石墨烯產業化突破需要耐心和信心 應關注兩大方向


       現在普遍認為,石墨烯仍處在產業化突破前期,真正大規模突破應該還需要5-10年時間。楊俊和說,這一判斷比較準確。近兩至三年,雖然看似石墨烯產業在蓬勃發展,但實際上并沒有真正突破,甚至還沒有找到突破口,處于創新突破期。現在比較常見的應用實際上仍可以用石墨納米片或者其它材料替代。石墨烯產業突破需要整個產業界包括整個社會的耐心等待。


       納米材料從發現到真正大規模應用花了近30年時間,碳纖維等新材料也是一樣,需要10年甚至幾十年以上的科研攻關。石墨烯作為一種新型二維材料,同樣需要較長時間的積累。


       當前國內社會對石墨烯質疑聲音較多。究其原因,楊俊和認為,主要是前幾年資本、企業、社會等過度炒作,造成了過高預期,而事實并沒有達到這個階段,預期迅速下降,使社會、不了解的專家等紛紛質疑這種材料。目前石墨烯領域的科學研究、工程研究、產業化研究的生態都遭受嚴重破壞。


       事實上石墨烯是一種具有非常特殊性能、特殊結構的新材料,該材料強度高、表面積大,二維方向導電性、導熱性也非常好。楊俊和說,相信未來能夠在我們的經濟社會生活中發揮其特有的作用。科研界、學術界應該對石墨烯有足夠的信心。


       關于未來石墨烯的突破方向,楊俊和預測,復合材料應用、電子材料等純石墨烯材料應用有望發揮石墨烯的優異性能,實現對原來產業、產品的顛覆。


       石墨烯的復合材料應用,包括涂料、導電添加劑、工程塑料等。目前復合材料中的復合添加多是一維,或者零維材料,應用石墨烯也是用傳統的一維編織或者零維分散方法。楊俊和說,未來如果科學家能夠讓石墨烯發揮其二維材料特性,在復合材料中實現有序化平鋪,或許會催生新型材料的誕生。


       近幾年大家熱議純石墨烯材料,預測可以代替硅應用于半導體。不過目前這種應用仍是實驗室科研階段,只是研發出非常小的樣品。楊俊和說,石墨烯材料,實驗室研發出樣品的性質和之前理論上的預測差距非常大,以至于有些人認為以前的理論預測有問題。事實上不應該懷疑以前的理論預測,因為理論的前提是結構非常完整的二維晶體,未來一旦實現結構穩定,有可能產生較大的顛覆。


       我國應統籌創新資源系統研究石墨烯關鍵科學問題和重點應用


       近年來,美國、歐盟、日本、韓國等發達國家和地區紛紛加強石墨烯基礎技術儲備,開展戰略性、前瞻性專利布局,聚焦基礎理論研究和高端應用。


       我國也高度重視石墨烯發展,2017年以來扶持政策進一步細化,聚焦共性技術攻關、示范工程實施、服務平臺搭建、標準體系建設等。


       楊俊和說,比較我國和發達國家石墨烯的發展路徑,可以看出,發達國家重在石墨烯的基礎科學問題,如制備,系統研究如何制備石墨烯可以保留其特殊的性能。我國還未形成的系統布局。


       事實上,近年來,我國政策已逐漸明確,將石墨烯定位為戰略新材料,這正是基于長遠考慮。國家也意識到,石墨烯在短期內并不能形成真正的商機。


       楊俊和建議,我國發展石墨烯,首先應該從國家層面系統布局,對其中的關鍵科學問題,包括制備工藝、穩定結構、優異性能等,組織系統研究,而不是零星的項目支持。


       其次,國家應繼續支持、鼓勵、組織一批科學家,對石墨烯這樣的全新二維材料,包括和石墨烯相關的或者類似結構的二維材料進行研究,彌補相關空白。


       在這個基礎上,楊俊和說,可以組織研究一些重點領域應用問題,集中突破相關難點,給予示范工程支持,以理性去抑制資本市場的狂熱追求。


       地方政府應為石墨烯搭建平臺,集聚關鍵技術和培育創新成果


       前幾年資本炒作盛起,企業、所謂的專家、社會的過度炒作,給地方政府帶來過高的預期,截至2017年底,已有20多個省市出臺130余條相關政策布局石墨烯產業。事實上新材料的發展不是跨越式的,不能僅憑一項研究、一篇文章即孵化出一個產業。


       楊俊和說,石墨烯研發應該經過三個階段,從論文到技術到產品,在實驗室,我們可以做幾克、幾毫克甚至幾微克的石墨烯,測試性能,就此發表文章、申請專利。在中試階段,做出一定規模的樣品,多次試驗,實現穩定制備和穩定結果。而產品需要經過無數次試用,且具有一定的性價比,才能上市流通。我們現在總是混淆這三個階段。


       楊俊和表示,社會要保持足夠耐心讓科學家們、工程技術家們在實驗室慢慢地研發出從科學原理到科學的方法,再到工程的方法。人類社會發展是從一代材料到一代裝備到一代產業,這至少需要幾十年的時間。


       楊俊和建議,地方政府發展石墨烯關鍵是搭建平臺,孵化和集聚關鍵技術和成果,主要是吸引不同領域的國內外科學家團隊到本地創新、發展,存在三種模式:第一種是科學家帶著相對比較成熟的技術來注冊企業,地方政府支持企業發展,不過現階段比較成熟的技術較少。第二種是科學家帶著實驗室成果來,地方政府支持放大實驗室成果。第三種是科學家帶著思想來,地方政府幫助科學家的思想落地,比如幫助其和國家計劃、地方規劃結合起來,借助政策孵化出成果。(沈璇)

 
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