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尽早布局抢占先机 漳州南靖石墨烯产业的理性探索

2019-11-01 09:52:08  点击:[4741]

技术人员查看产品检验产生的数据。

由张玉静拍摄

张玉静的照片,石墨烯产品

台湾海峡网9月16日讯——据《福建日报》报道,电子迁移率是硅的100倍,导热率是铜的10倍,强度比金刚石还硬...石墨烯是国家支持的战略性前沿产业。我省已经大力推进“两核三地”石墨烯产业的发展。

然而,对大多数人来说,石墨烯仍然是一种遥远而神秘的高科技。最大的问题是很难降低巨大的准备成本,很难找到有代表性的应用程序,也很难飞到普通人的家中。然而,在南京这个小山村,一些石墨烯从业者并不缺乏耐心。虽然步伐相对缓慢,但他们用理性务实的态度一点一点地推动工业发展。

在应用中有许多困难

这两天,漳州聚明石墨材料有限公司技术总监彭凯在南京县和厦门市之间跑来跑去。彭凯的任务之一是要求厦门大学的研究人员评估他们开发的石墨烯阴极材料,包括使用寿命和工艺环境。“中小型测试没有问题,但大规模生产面临困难。因此,我们需要对新材料的性能进行深入评估,并定制量化生产的应用方法。这种测试将需要大约半年的时间。”彭凯说。

石墨烯具有优异的机械、电化学和热学性能,广泛应用于柔性器件、智能机器人、航空航天等领域。但是石墨烯在制备时会结块。此时,如果石墨烯与其他材料复合,石墨烯优异的导电性、导热性和柔韧性就不能被利用。在此期间,彭凯需要反复使用新产品,并在发现问题时返回实验室进行研究。最后,他们成功地修饰了石墨烯的表面以提高其分散性。然而,科研团队仍然对这个过程不满意。"每项技术都有一个持续进化和改进的过程."彭凯说。

理论上,如果在手性电池中使用单层石墨烯,可以达到“充电一次30天”的效果。但是石墨烯已经存在了十多年。连续使用了30天的手机在哪里?“单层石墨烯最强,多层石墨烯最差。然而,单层石墨烯的制备成本太高,用于手持机电池要花费数万元,因此无法进入市场。”作为石墨烯的下游企业,南京太启飞科技有限公司技术总监艾奇认为石墨烯的技术壁垒不高,但应用壁垒很高,问题在于制备工艺。大规模生产石墨烯最方便的方法是化学剥离,但它污染环境。尽管机械剥离法是环保的,但它费时、费力、昂贵且产量低。在生产限制下,石墨烯价格居高不下,其优异的性能无法发挥。

“石墨烯产业受到三个因素的影响。一是如何解决石墨烯“团聚”的问题。第二是应用技术。第三,与石墨烯制造和应用技术相关的商业因素。”彭凯说。目前,第三方面的影响很大,而第一和第二方面的作用较小。如果石墨烯电池的性能只提高了30%,但价格却提高了80%,下游企业肯定不会愿意尝试。相反,如果石墨烯在电池性能上的突破具有破坏性,那么下游企业的热情肯定会很高。因此,技术突破还有许多工作要做。

利用早期布局

尽管技术壁垒很高,但聚明石墨、太极飞和万宝能源等石墨烯企业仍留在南京县。“以聚明石墨为例。南京的电费为0.56元/千瓦时,低于竞争对手在其他地区投资的子公司。此外,相关部门也在解决融资、技术补贴和产品推广等问题。这些都是南京的优势。”南京县发展和改革局局长杨一斌说。

“石墨烯很难在短期内盈利。大多数公司采用利用石墨等其他行业来反馈石墨烯板的方法。目前,我们使用物理和化学方法的结合来“分层”石墨,并将易于“聚集”的石墨烯近似均匀地附着到硅碳材料的表面。这种锂电池正极材料电池使用寿命长,充放电速度快。”彭凯告诉记者,传统石墨工业能耗高、污染大,长期难以发展。他们投资2亿元与高校合作进行科研,争取“准备过程”,降低生产成本。

石墨烯并不是最好的,但却是最适合下游塔奇里夫的。“石墨烯有数百种,每一种都有其特殊的功能。制造电容器和超级锂电池的公司对石墨烯有不同的要求,需要“掺杂”其他材料。这涉及改造和培育发电厂的复杂实践。”Yiqi表示,Tecliffe专注于石墨烯在工业和民用产品中的应用,如led照明灯、锂电池和散热器或某些电子部件中的电导体。这些产品在行业中大量使用,验证周期会更短,结果会显示得更快。

“石墨烯产业化的推广是非常累人和痛苦的。尤其是在营销方面,客户非常谨慎。作为一种新技术,它需要逐步引入,这使得公司的产品无法迅速扩大规模。”艾奇说,例如,石墨烯基锂离子电池产品在大量进口前将需要客户的尝试和理解。石墨烯散热大功率led照明产品在推广时也面临同样的问题。通常,它需要先在几条路上进行,顾客会跟随它一段时间来观察效果。不管是免费模式还是收费模式,这都会在早期产生少量资金。

从消费市场开始

然而,每个企业都有自己的“独特秘密”。

“我们专注于导电和导热。如果产品非常独特,市场就不容易打开。如果该产品有广泛的应用,企业可以开辟一条道路。”艾奇说,他们研究的用于制造电动车锂电池外壳的材料有几个优点:第一,高散热性使锂电池具有更长的使用寿命;第二,外壳具有抗静电和电池屏蔽功能,不会受到电池波的干扰。第三,防火等级相对较高。这种电池盒的价格几乎与普通电池盒相同,市场接受度相对较高。

在下一阶段,Tachilfik计划继续在耗材和工业产品方面做出努力。“将复合材料的性能提升到另一个水平,使其更加耐火、耐化学性和耐高压,并将其应用于恶劣的场景。例如,300米水下探测器、水下摄像机等。”益气说石墨烯产业的科学研究和创新是一场艰难的马拉松。这个行业需要从业者严谨创新的科学态度,也需要每个人不断努力从点到面突破,推动整个行业走向产业化。

万宝能源科技专注于“聚合物锂离子电池”和“圆柱形锂离子电池”等产品开发,适用于安全性要求极高的电子产品。由于技术壁垒高,万宝能源自成立以来总销售额超过20亿元,产品远销韩国、日本、新加坡等国家。“在过去的三年里,我们进行了15项技术创新,投入1617万元用于研发。R&D投资占销售收入的4.5%。我们需要留出足够的时间进行培养,并将石墨烯的产业化作为一项长期任务。”万宝能源公司负责人苏敦厚表示。

“未来的石墨烯产业是一块大蛋糕,但我们能削减多少取决于我们现在关注的是什么,明天的技术,而不仅仅是今天的产品。”南京县发展和改革局局长杨一斌表示,除了工匠不断提高的精神外,石墨烯行业实现高端产业化的唯一途径就是集团化发展。目前,南京县正在逐步引入石墨烯相关研发机构,建立长期合作机制,展示石墨烯材料的神奇性质及其在许多领域的应用潜力,并建立上下游、产学研信息、知识产权等资源共享机制。

“如何利用下游工业应用的快速发展来帮助制造企业的健康运行和整个产业链的健康发展,已经成为摆在行业面前的新课题。”苏敦厚认为石墨烯应用端的作用非常重要,“先有市场,后有工厂。只有解决了应用端,才能促进上游原材料工业的发展。南京是一个工业县,拥有万利达等一系列电子工业基础。未来,许多电子行业将聚集在这里,从而推动整个石墨烯产业链进入良性循环。”

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