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北京石墨烯研究院新品發布會

2024-06-19 09:00-2024-06-21 17:30 會議論壇

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活動詳細

材料是產業的先導，也是產業的基礎。一種新材料的發明，會帶動傳統產業的升級換代，甚至會創造一個新的產業，因此新材料，自然也可以被認為是新質生產力。

近期，中國科學院院士、北京石墨烯研究院院長、全國政協常委、九三學社中央委員會副主席劉忠范院士在公開采訪和演講中，圍繞石墨烯材料的發展歷程、產業化應用現狀、未來發展前景與挑戰等問題進行解讀。他表示：“石墨烯是新材料也是新質生產力，要使該材料真正推動產業和經濟發展，還有兩項工作要完成。”

首先是要把材料培育好，第二步是要找到該材料殺手锏級的應用場景。“所謂殺手锏級應用，就是離不開石墨烯的應用場景。”劉忠范院士補充道，“這個場景不是沒有，是還沒有找到，畢竟場景與材料的匹配需要時間。”

期待“殺手锏”級應用

在劉忠范院士看來，在當下的新材料領域，石墨烯值得國內高新產業界重視，也值得資本重點投資。

我國具有巨大的石墨資源優勢，在石墨烯領域論文發表數量和專利申請數量方面居世界第一，基礎研究與產業化力量在全球處于第一梯隊。但在石墨烯的高端化應用方面，我國相較于國外仍存在較大差距。

劉忠范院士表示：“目前國外廠商更多關注的是真正體現石墨烯新材料特性的未來型技術研發，而國內廠商則更關注于眼下實用性產品的開發。相關生產企業也主要以初創期的中小微企業為主，同質化競爭嚴重，高端研發方面相對欠缺。”同時，當前的石墨烯行業發展也存在一些問題，比如過度“碎片化”的政策引導，“一窩蜂”的產業園建設，讓石墨烯產業出現了一定程度的無序競爭。

“石墨烯新材料產業前途無量，任重道遠。”劉忠范院士認為，一個新材料要想在市場上站住腳，就必須有一個離開它不行的用途，就是殺手锏應用。

石墨烯是一種零帶隙的半導體材料，其電子遷移率相較于硅基快10倍以上。因此，基于石墨烯材料的光通信技術，理論上帶寬高10倍，石墨烯未來可用于在光電器件、感知傳感、智能顯示、精密檢測等精細化場景。

談到石墨烯可能給集成電路行業帶來的影響，劉忠范院士表示：石墨烯會有助于光通信提高帶寬和傳輸效率，但大規模替代硅基是不現實的。在個別場景中應用，提升集成電路性能，將有可能實現。

超級蒙烯材料—實現石墨烯應用的創新戰略

劉忠范院士領銜的北京石墨烯研究院（BGI）攻堅克難，先后推出一系列全球領先的石墨烯材料、規模化制備裝備與工藝包，完成了蒙烯玻璃纖維、石墨烯薄膜、石墨烯晶圓、芳綸Ⅲ纖維等多種材料從實驗室到規模化批量生產，全力推動石墨烯新材料在航空航天、能源電力、軌道交通等領域的產業化應用。

其中，超級蒙烯材料，作為石墨烯材料家族的新成員，是連續石墨烯薄膜應用的創新途徑，避免了具有挑戰性的剝離-轉移過程，并解決了超薄石墨烯薄膜的非自支撐性問題。

蒙烯玻璃纖維是超級蒙烯材料的典型代表，是一款集輕質、柔性、長效穩定性能于一體的新型纖維材料，通過CVD法將石墨烯生長在石英纖維上，給予石英纖維材料以導電、導熱功能，且能通過完全可控的面電阻調控工藝來匹配不同應用場景中的熱、電性能和差異化需求。

石墨烯玻璃纖維布材料及石墨烯玻纖

材料特性

高強度和輕質：石墨烯的加入使得玻璃纖維的強度和剛性得到顯著提升，同時保持較輕的重量。
導電性：石墨烯是優秀的導電材料，其加入能夠使玻璃纖維具有一定的導電性，這對于某些特殊應用非常重要。
熱穩定性：石墨烯玻璃纖維在高溫下仍能保持性能穩定，適用于需要耐高溫的環境。
耐腐蝕性：這種材料對化學物質和環境因素的抵抗力較強，適合用于惡劣的外部環境。

功能優勢

獨特的面電阻調控，實現不同功率設計。
熱轉換效率高，節能降耗。
升溫速度快，降本增效。
面發熱均勻，安全高效。
穩定性好，產品生命周期長。
工藝兼容性強，施工靈活便捷。

行業應用

蒙烯玻璃纖維具備復合材料一致的工藝性和極佳的電熱性能，可為航空飛行器機翼、風電葉片防除冰提供全新的電熱解決方案，確保航空飛行器、風電機組在結冰環境下穩定安全運行。該材料已于2021年12月實現批量供貨，成為BGI“一體兩翼”、研產協同創新機制結出的第一個碩果，真正實現了從實驗室到產業化的突破，也是石墨烯新材料的第一個“殺手锏級”的應用。下一步將主要集中在電熱、散熱、電磁領域，根據超級蒙烯玻纖材料的特點開發下游應用。