刘忠范院士：我国石墨烯产业发展现状及最新科研成果
刘忠范院士：我国石墨烯产业发展现状及最新科研成果
过去的十几年石墨烯研究和产业化进步飞速，然而石墨烯产业化仍然面临诸多挑战和问题。面向石墨烯产业化应用的制备技术不是对实验室制备过程的简单放大，规模化制备对制备技术的可重复性、安全性和成本等都提出了更高的要求。尽管从产能上看石墨烯的粉体和薄膜均实现了宏量化制备。然而，石墨烯产品的生长工艺、原材料、设备甚至生产批次的不同，得到的产品质量和性能参差不齐，且很难达到统一的标准。
以史为鉴，参考另一类战略性碳材料——碳纤维的产业发展历程可知，材料的品质决定了其应用前途。最初研发的碳纤维只能用于钓鱼竿等，而今高端碳纤维材料在航天航空领域占据不可替代的位置，这正是碳纤维的规模化制备技术和材料品质的不断提升，推动了碳纤维在高端领域的广泛应用。石墨烯产业只有努力扎根于材料制备，解决高品质材料的规模化制备问题，才有美好的应用未来。
近十年来，北京大学刘忠范课题组和彭海琳课题组在石墨烯的化学气相沉积（CVD）制备及应用取得了一系列重要进展。针对高品质石墨烯薄膜的CVD制备，课题组发展了多种石墨烯CVD生长方法，对其畴区尺寸、层数、洁净度、掺杂和生长速度进行了精确调控，并率先实现了4英寸无褶皱石墨烯单晶晶圆、大面积超洁净石墨烯薄膜的制备、石墨烯薄膜连续批量制备和绿色无损转移，并研制了超级石墨烯玻璃和石墨烯基LED器件。
上述一系列创新性研究成果有助于突破高品质石墨烯薄膜的制备技术瓶颈及探索其高端应用技术，将促使石墨烯薄膜材料和产业实现理性和良性可持续发展。最近，刘忠范课题组和彭海琳课题组应邀在国际著名刊物Nature Materials上发表题为《石墨烯产业化-制备决定未来》的综述文章(Synthesis Challenges for Graphene Industry.Li Lin，Hailin Peng*，Zhongfan Liu*，Nature Materials 2019，18，520)，从石墨烯产业化的现状和存在的问题等方面进行了深入的探讨分析，并提出了“标号”石墨烯的概念和石墨烯未来可能的“杀手锏”级应用。
文章指出，石墨烯市场亟需标准化。石墨烯标号规则应涉及石墨烯的基本结构（晶畴尺寸、层数、平整度、纯度、掺杂度等）和内禀性质（迁移率、电导率、透光率、功函数、热导率等）等。材料制备和应用探索的努力方向是材料的一体化。即石墨烯与其他材料复合，利用石墨烯的附加功能，实现功能的一体化，这也是通向石墨烯“杀手锏”级应用的途径之一。
从石墨烯的发现至今才十多年，这说明石墨烯还有很多可以提升和努力的空间，也告诉我们石墨烯的产业化不是一朝一夕可以实现的。制备决定未来，只有在石墨烯制备上不断精进，我们才会迎来石墨烯产业的朝阳时代。
以上综述文章的通讯作者为刘忠范教授和彭海琳教授，第一作者为林立博士。该系列工作得到了国家自然科学基金委、科技部国家重点研究计划、北京市科委项目的大力支持。
刘忠范院士一行调研厦门凯纳石墨烯
5月31日，第十三届全国政协常委、北京市政协副主席、中国科学院院士、北京石墨烯研究院（BGI）院长、北京大学教授刘忠范院士率中国石墨烯产业发展战略研究课题组一行调研厦门凯纳石墨烯技术股份有限公司。调研组由北京石墨烯研究院、中国国际石墨烯资源产业联盟、工信部赛迪研究院、《经济》杂志社、中关村石墨烯产业联盟组成。福建省发改委潘绣文处长、九三学社福建省省委、福建省石墨烯办、厦门市发改委、厦门市政协等相关领导和同志一同参与了调研。
刘忠范院士：我国石墨烯产业发展现状及最新科研成果
刘忠范院士此次调研旨在了解我国石墨烯产业发展现状及最新科研成果，为形成我国石墨烯产业政策积累更多一手数据和资料。
在厦门凯纳调研时，公司总经理方崇卿从凯纳的发展历程、凯纳核心技术及产品、凯纳未来发展规划等几个方面为调研组一行作了详细的介绍，并与公司董事长赵立平先生和首席科学家陈国华教授一起陪同刘忠范院士一行参观了公司的石墨烯研发中心、检测中心和5000吨级石墨烯锂电池导电浆料生产线以及200吨级物理机械剥离法石墨烯粉体生产线。
五月，是厦门凯纳产销两旺的季节。刘院士参观石墨烯粉体生产车间时，亲手将1大袋仅1.5公斤重的待包装的石墨烯粉体提在手上掂量，并进行了仔细地端详。在得知凯纳这款平均厚度只有1.5nm的石墨烯粉体的月销量已超过1吨时，表示非常欣喜和赞赏。在参观过程中，刘院士一行对凯纳高度自动化的石墨烯生产线进行了详细的询问和了解。
刘忠范院士：我国石墨烯产业发展现状及最新科研成果
参观结束后，刘忠范院士说，凯纳作为中国的第一家石墨烯企业，早在2006年就开始进行石墨烯的产学研合作，在石墨烯专家获得诺贝尔物理学奖之前于2010年5月就着手进行石墨烯产业化，并且一直坚持原创式创新十余年，实在难能可贵。对凯纳在业界原先并不怎么看好的物理机械剥离法制备石墨烯方面实现了环保、低成本、大规模制备的突破表示欣慰。刘院士说，现在市面不泛一些炒作和过度宣传的现象，今天亲眼看到凯纳的产线和产品，说明凯纳“没有乱做，做得相当好！”。我们就应该多一些这样的企业，像德国的一些优秀企业一样，把一项项技术做精、做细、做专，把高品质的石墨烯变成厦门凯纳的“活招牌”。
刘院士说，物理法制备的石墨烯，在导电、导热性方面具有独特的优势，凯纳基于自己的石墨烯粉体产品在电和热方面的优势，开发散热的碳塑合金和导电剂，这个产业思路是对的。在了解凯纳的散热碳塑合金产品时，刘院士表现出了浓厚的兴趣，详细地了解凯纳碳塑合金业务的优势及发展模式，同时凯纳还向刘院士一行播放了凯纳石墨烯基散热碳塑合金散热器不怕暴力摔、不怕汽车碾的产品宣传简短抖音视频。刘院士高度认可碳塑合金这一高性能产品，对其在路灯、工矿灯、投光灯、隧道灯等散热套件的应用前景寄予厚望。
最后，刘忠范院士对凯纳提出了殷切期望，希望凯纳能够保持石墨烯的初心，坚持自己的二大石墨烯特色应用产业，在未来能够取得更多突破性成果。
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