中國石墨烯年產超300噸 可造軍用超級電容

未來石墨烯發展的重要方向有兩個：一是通過大規模、高質量、低成本的石墨烯制備技術，推動石墨烯在能源、信息領域的突破性應用；二是開發精密級的二維晶體材料，在微電子、光電子領域實現突破性應用。

■本報記者原詩萌

備受市場矚目的“神奇材料”石墨烯，在產業化方面邁出了新的步伐。近日，寧波墨西科技有限公司（以下簡稱“墨西科技”）在全球規模最大、年產300噸的石墨烯生產線投產半年后，舉行首次新品發布會。

在此次發布會上，相關下游企業還報告了石墨烯在超級電容器、改性塑料、高能量鋰電池和動力鋰電池等領域的最新產業化應用成果。這也意味著我國石墨烯應用進一步升級。

不過，相關專家在接受《中國科學報》記者采訪時表示，雖然企業對石墨烯熱情很高，但要想真正用好石墨烯，還需要針對石墨烯的特點，在應用技術方面作進一步的努力。同時，隨著石墨烯產業化進程的加快，亟須國家出臺界定和檢測石墨烯的相關標準，從而為石墨烯的應用創造更好的環境。

生產技術和規模領先

2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫最早發現并揭示了石墨烯的獨特性質。僅僅6年之后，兩人就因此榮獲諾貝爾物理學獎，石墨烯也從此進入大眾的視野。

2013年1月，歐盟委員會將石墨烯列為“未來新興技術旗艦項目”之一，十年內提供10億歐元資助，將石墨烯研究提升至戰略高度。而IBM、蘋果、三星等巨頭也分別成立了石墨烯專題研究組，將其作為未來產品柔性化、智能化的核心研發材料。

石墨烯的廣闊發展前景也吸引了我國相關科研院所和企業的注意。

2012～2013年，上海南江集團先后與中科院寧波材料所、中科院重慶綠色智能技術研究院簽署合作協議，各投資5億元，分別開展石墨烯規模化制備技術和單層石墨烯產業化制備技術的合作。此次發布石墨烯新產品的墨西科技，即是上海南江集團與中科院寧波材料所共同發起成立的公司。

據悉，此次發布會主推的產品為平均厚度3納米的多層石墨烯材料。據中科院寧波材料所研究員、墨西科技首席科學家劉兆平介紹，該產品是針對用戶使用方便及性價比的要求研發的，可廣泛應用于鋰電池、超級電容器、高分子復合材料、導熱散熱膜、功能涂料、國防軍工等領域。

據《中國科學報》記者了解，這類石墨烯產品的價格已經達到1000元/千克。劉兆平表示，這一定價充分考慮了石墨烯處于產業化初期的情況。“主要是為了讓下游的用戶有信心。當他們體會到石墨烯的價值，并開始研發新產品的時候，價格不會是一個瓶頸。”劉兆平說。

在石墨烯的制備方面，劉兆平表示，墨西科技已經較好地解決了生產工藝的細節問題，可以基于目前的生產工藝進行復制和擴充。同時，墨西科技的生產線不僅規模全球領先，而且還具有一系列技術優勢。

墨西科技董事長特別代表茆玉寶告訴《中國科學報》記者，墨西科技計劃在2015年春節前后建成二期生產線，屆時產能將翻番，未來還將把產能擴充至1000噸/年以上，進一步擴大我國在石墨烯制備技術和規模方面的領先優勢。

應用開發見成效

作為一種新興材料，應用顯然是石墨烯發展的關鍵問題。為推動石墨烯的應用開發，寧波市相關部門于2013年出臺了“石墨烯產業化應用開發”重大科技專項，3年共安排9000萬元財政資金，扶持和支撐石墨烯應用技術和產品研發。

《中國科學報》記者了解到，首批石墨烯應用開發項目已經取得了階段性成果，并成功開發出了一批石墨烯應用產品，為我國石墨烯的應用作出了重要的探索。

比如在超級電容器領域，寧波南車新能源科技有限公司副總經理阮殿波向記者表示，石墨烯具有巨大的比表面積和非常完整的晶體結構，如果做成超級電容器的電極，具有極強的穩定性。因此，是制作超級電容器的重要材料。

據了解，該公司經過近兩年努力，將耐高壓活性炭材料與石墨烯復合，實現了石墨烯包裹活性炭的結構，增強了復合材料的導電性，降低了后期導電劑的用量。預計今年底或明年初，使用石墨烯的超級電容器將問世，電容量、質量比功率等指標也將達到世界領先水平。

在動力鋰電池正極材料領域，寧波艾能鋰電池材料科技股份有限公司總經理肖鋒告訴記者，通過添加石墨烯，能極大提高材料導電率，從而可以減少電池制作時導電劑的添加量，有助于提高電池容量。

在此次新品發布會上，寧波市還發布了《石墨烯技術創新和產業發展中長期規劃（2014~2023）》。科技部高新司副司長胡世輝在發布會上指出，未來石墨烯發展的重要方向有兩個：一是通過大規模、高質量、低成本的石墨烯制備技術，推動石墨烯在能源、信息領域的突破性應用；二是開發精密級的二維晶體材料，在微電子、光電子領域實現突破性應用。目前科技部正在進行“十三五”規劃的戰略研究，而寧波市發布的這一規劃，將是很好的參考。

如何用好還需努力

雖然我國在石墨烯材料制備和應用探索方面已經取得了一定的成果，但要想真正實現規模化應用，仍有一系列的問題待解決。

墨西科技研發中心主任周旭峰告訴《中國科學報》記者，有些應用企業對石墨烯的理解不夠深入，簡單化地把石墨烯當成了“點石成金”的材料。事實上，用戶在應用石墨烯的同時，往往還需要改變自己的生產工藝。

針對用戶的這一難題，中科院寧波材料所石墨烯研發團隊和墨西科技的做法是，一方面對行業中的通用性問題做基礎性的研發。記者在發布會上也了解到，墨西科技為引導用戶充分利用石墨烯的優異性能，為下游用戶提供了一系列專用型石墨烯產品。

另一方面是成立應用技術服務中心，幫助用戶解決應用中的難題。具體做法是：用戶提出需求，應用技術服務中心提出解決方案，雙方進行對接，必要時，該中心會直接派技術人員進行現場指導。用戶那邊發現什么問題，可以及時返回到該中心來。用戶和該中心就通過這種來回往復的方式，將石墨烯的應用不斷向前推進。

此外，隨著石墨烯產業化進程的加快，對于下游的用戶企業而言，如何界定和檢測石墨烯，也是他們不得不面對的一個問題。

“材料制備得好，不代表能應用得好。”全國納米標委會納米材料分技術委員會秘書長戴石鋒對《中國科學報》記者說。因此，如何對石墨烯產品進行界定和檢測，還需要建立相應的標準。

“我們希望先從最基礎的物性表征來界定石墨烯材料，從而有利于下游用戶在采購時進行判斷和評價。這樣既能起到引導市場的作用，也能更好地推進石墨烯這一新材料的應用。” 戴石鋒說。