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论坛四:石墨烯制备与产业应用发展

作者: +关注作者 来源:中国企业网 2018-06-07 12:09 标签:
在6月6日下午举办的《石墨烯制备与产业应用发展》平行论坛上,全国工业和信息化科技成果转化联盟常务副理事长陈玉涛、中国航发北京航空材料研究院研究员北京石墨烯技术研究院有限公司副院长杨程、中国航发北京航空材料研究院副主任北京石墨烯产业创新中心副主任王旭东、巨纳集团董事长、中国国际石墨烯资源产业联盟副理事长丁荣、允升国际董事谢晓涛围绕石墨烯制备与产业应用发展等进行了深入探讨和互动交流。

  由中国企业联合会、中国企业家协会主办,无锡市人民政府协办,江阴市人民政府承办的“2018全国企业家活动日暨中国企业家年会”,于2018年6月6日—7日在江苏江阴举行。
  在6月6日下午举办的《石墨烯制备与产业应用发展》平行论坛上,全国工业和信息化科技成果转化联盟常务副理事长陈玉涛、中国航发北京航空材料研究院研究员北京石墨烯技术研究院有限公司副院长杨程、中国航发北京航空材料研究院副主任北京石墨烯产业创新中心副主任王旭东、巨纳集团董事长、中国国际石墨烯资源产业联盟副理事长丁荣、允升国际董事谢晓涛围绕石墨烯制备与产业应用发展等进行了深入探讨和互动交流。


  会议名称:石墨烯制备与产业应用发展论坛

  会议地点:江阴

  会议时间:2018年6月6日


  主持人:全国工业和信息化科技成果转化联盟常务副理事长 陈玉涛
  嘉宾:祝塘石墨烯小镇 夏建辉
  中国航发北京航空材料研究院研究员北京石墨烯技术研究院有限公司副院长 杨程
  中国航发北京航空材料研究院副主任北京石墨烯产业创新中心副主任 王旭东
  巨纳集团董事长、中国国际石墨烯资源产业联盟副理事长 丁荣
  允升国际董事 谢晓涛


  主持人:尊敬的各位领导、专家、各位来宾,尊敬的各位企业家朋友们,大家下午好!
  欢迎大家参加本次石墨烯制备与产业应用发展论坛,聚焦制备技术,共话产业应用,我是全国工业和信息化科技成果转化联盟常务副理事长陈玉涛,在此我代表论坛的组织单位对各位的带来表示热烈欢迎和最诚挚的敬意。
  本次论坛的举办得到了江苏省江阴市人民政府的大力支持,江阴是一座滨江港口的花园城市,地处长江的咽喉,是大江南北的重要交通枢纽和良港,最近五年,江阴市的第二产业增加值的占比基本维持在55%左右,2016年实现工业总产值6603.7亿元,2016年超百亿企业有17家,在全国县域经济排名中连续15年蝉联榜首,所以我们的论坛放在江阴召开具有很深远的战略意义,让我们以热烈的掌声祝贺本次论坛的顺利召开。首先为大家介绍一下出席本次会议的各位嘉宾,他们是(嘉宾介绍)让我们再次以热烈的掌声欢迎大家的到来!
  石墨烯是一层波薄薄碳原子,呈现六角形的平面结构,其排列蒸汽紧密交织基本透明,是目前最薄,最坚硬的纳米材料,2004年英国物理学家成功在实验中从石墨中分离出石墨烯,证实它单独存在,两人共同获得2010年诺贝尔物理学奖,欧洲委员会将石墨计划列为首批新型项目之一,计划在十年内提供总计10亿欧元的资金支持,将石墨烯研究提升至战略高度,美国的国家自然科学基金对石墨烯的项目研究及产业化应用方面也给予了持续不断的自助,同时在军队、国防部层面积极推进石墨烯的研发和应用,日本作为碳材料的强国,日本科学技术振兴机构早在2007向石墨烯提供自助服务,韩国也提供自助服务,1.26亿用于石墨烯商业化应用的研究,韩国三星公司是石墨烯研究的最大投资者之一,我国成为全球石墨烯开发最活跃的国家之一,石墨烯基础研发投入走在世界前列,专利申请树立也是世界第一,全球产能前三位石墨烯产业都在中国,相关统计数据显示,目前国内已建成或者在建的石墨烯产业原、石墨烯创新中心、石墨烯研究院等已超过30家,目前全球两千多家企业从事石墨烯原材料和产品的研发,这一数字还在增长过程中,根据公开资料的统计,目前政府砒石的省级石墨烯创新中间一共有三家,分别是浙江省石墨烯创新制造中心,北京市石墨烯产业创新中心和江苏省石墨烯创新中心。
  2013年,无锡市发布了无锡市石墨烯产业发展规划纲要2013-2020,成立了无锡石墨烯产业研究园,祝塘石墨烯小镇被列为五个特色小镇之一,下面有请夏建辉介绍一下祝塘石墨烯小镇,有请。
  夏建辉:尊敬的各位领导、各位专家、各位企业家朋友们,大家下午好!非常容幸有机会在本次盛会上向大家祝塘石墨烯小镇的基本情况,希望通过今天的交流大家能够进一步了解祝塘镇,了解祝塘镇的石墨烯小镇,进而开拓深化我们的合作,下面我从小镇的三方面向大家做一个简要的介绍,第一个小镇介绍,祝塘镇区域面积59.59平方公里,辖下12个行政村,外来人口近9万人,近年在江阴市政府的领导下,经济协调发展,生产建设扎实推进,民生企业持续改善,为我们建设特色小镇打下了坚实的基础,2017年8月份,无锡市人民政府批示祝塘石墨烯小镇入围无锡市首批特色小镇培育建设名单,目前,特别的培育和建设已经成为祝塘经济社会转型发展的催化剂和助推器。在未来3-5年的小镇建设中,我们将进一步凸显小镇三大旗帜,一是敢为人先的气质,作为江阴四大古镇,祝塘镇有五千年的历史,有着深厚文化底蕴和时代精神风尚,改革开放以来,祝塘人凭借特有的智慧和灵性大力发展乡镇企业,曾连续八年外贸人口位列全省第一,同时容获全国乡村文明示范镇称号。
  祝塘镇发展实体经济,致力于传统产业转型升级和新兴产业的培育和壮大,涌现了一批较有影响力的龙头企业,其中的江阴友佳珠光云母有限公司耐高温的合成云母产品占据全球90%以上的市场份额,客户遍布全球,无锡泰科纳米新材料有限公司通过规模化与国家纳米中心合作,独创造了生产线,成为祝塘镇发展的领跑者,将成为石墨烯小镇产业发展的核心力量。
  三是开拓发展创新机制,创新赢得未来,近年来祝塘镇始终强化产业强镇,创新驱动发展,巩固传统优势产业,打造新型材料基地,突出绿色循环经济,挖掘增长级。
  作为石墨烯产业的领军企业,中国碳谷科技集团注重技术创新、人才创新、管理创新,成立了石墨烯应用于研发联合中心,聚集一批石墨烯二维材料行业人才。
  二是小镇愿景,规模面积2.35平方公里,计划投资78亿元,由祝塘镇人民政府主导,已合成合成云母二维材料领域的高端制造企业为主体,届时产、城、人、文一体,在产业生态上打造独具特色的一体、两翼三核心,一体是石墨烯产业服务综合体,两翼是石墨烯产业上下游配套,三核心龙头企业产业引领核心,人才积聚技术推动核心,云商服务市场助推核心。
  在功能布局上打造一核、一带、五新,沿河景观带、创新发展核。在空间布局上打造二维材料“一带一路”,特色鲜明、功能齐全的产业发展综合服务带和南北畅通、东西连通的产业发展快速路,我们通过3-5年的努力把祝塘石墨烯小镇建设成为产业极具、企业集群、经营集约的小镇,把石墨烯小镇建设作为翘动全镇产业转型升级新支点,打造全镇产业经济发展的新引擎,把石墨烯小镇建设作为展示祝塘形象的新名片。
  三是小镇服务,面向未来石墨烯小镇将秉承开放、协调、引导扶持、高效服务的理念,努力打造一个产业特色鲜明,多重功能叠加,机制体制灵活,人文气息浓厚,生态环境优美,宜业、宜居、宜游的特色小镇。
  在特色小镇培育中,我们以突出开放的理念敞开大门,吸引特色小镇的创新创业新平台,同时,处理好产业发展与小镇规划建设之间的关系,坚持产城融合原则,产业发展和共同服务设计同步发展。培育坚持特色小镇的扶持政策,结合祝塘实际,对于投资规模大、产业贡献大、影响力大的投资项目为企业量身定制个性化扶持政策,为小镇企业提供有利的政策支持,激发创新活力。三退出高效综合服务,我们提供一对一服务专员,当好店小二,确定企业和项目零距离,第一时间掌握项目建设进展情况,第一时间了解企业发展的困难,第一时间对企业的诉求做出反应。手续办理全程服务,申报项目全程服务,企业诉求全程服务。
  众里寻他浅白度,小镇已在灯火阑珊处小镇的温暖离不开大家的合作与支持,祝塘真诚欢迎各位凌驾、各位专机、各位企业家、各位朋友到小镇走一走看一看,最后祝大家身体健康、万事如意。
  主持人:非常感谢夏建辉的精彩介绍,中国制造2025年的新材料产业发展指南中指出的重点任务前沿新材料先导工程提出的第一个材料就是石墨烯,突破石墨烯材料的规模化制备和维纳结构裁量表的关键技术,开发大型石墨烯制备设施及石墨烯的专用检测一起,实现对石墨烯层数和尺寸关键参数的有效空间围绕一些应用领域重点发展石墨烯改性的属能器件、功能涂料、改性橡胶,构建若干石墨烯的产业链,针对上述的内容,我想与会的代表跟我一样,都想更多、更深入的了解我国石墨烯基础研究的情况到底如何接下来我们有请中国航发北京航空材料研究院研究员北京石墨烯技术研究院有限公司副院长杨程分享石墨烯及其基础研究,我们有请杨院长。
  杨程:各位领导,各位专家,各位同仁,大家下午好!非常感谢组委会安排这个交流的平台,各位专家在一起共同交流学习,我想今天这个主题关于石墨烯的性能、石墨烯的来源、石墨烯的背景以及它的一些情况我就不再赘述了,我主要想把我从事这个石墨烯研究十多年来的心得体会跟大家一起分享。
  主要从以下五个方面,一个是石墨烯纳米片功能化石墨烯和石墨烯宏观体,结合两个属子,石墨烯树脂基复合材料的工程化应用研究,石墨烯树脂基复合材料的增材制造技术。
  我们中国航发北京航空材料研究院从2008年开始着手研究,今年第11个年头,从石墨烯的实验室制备到工程化应用个别产品已经出现产业化,石墨烯有纳米片的中试线,其他更大的一些在宁夏已经相继建立起来,我们知道这个石墨烯纳米片就是一个单一的碳元素,它表面的活性是比较大的,但是是物理活性比较大,它的化学活性是非常惰性的,把这个石墨烯是用起来,单独用起来是很难的,是不太现实的,我们需要走几个路径,一个是功能化的石墨烯,在石墨烯表面要建一些离子,针对不同的需求用不同的东西,其他一些镀金属离子的,我们知道这个化学的石墨烯大部分的导电性能不太好,比起里写的石墨烯材料,它这种导电性是下降的,我们需要在缺陷处镀上导电性比较好的离子,导电的粒子(音)可以把石墨烯隔开,避免它进一步团聚,还有负载磁性粒子的,要针对应用需求开展基础的功能化。
  另外一个是石墨烯的宏观体,这是另外一个路径,就是把石墨烯进行二次加工,把它具备具有一定支撑作用的材料,比如说我们要报石墨烯作成宏观体,可以用在净化材料,我们每个人都有亲身的体会,比如说我们戴口罩会有哈气,如果从商业的角度来说也是能降低成本,而且给他一定的修饰以后可以吸收有毒有害的气体,另外因为结构的设计,不像活性炭那么致密,舒适度比较高,所以这个微观结构的构造以及二次加工的工艺是非常重要的。比如说像加一些纳米纤维杂化,我们知道万里长征这么久不倒就是因为它的设计,在这个空洞里面灌一些石墨烯材料,改善它的力学性能方面非常好,另外是做导电导热的材料,我们知道这个传统的导电导热材料它在导电的同时瞬间释放出来不能把热量散发出发,在这个时候呢,由于咱们这个石墨烯大家都很了解,如果做成导电导热瞬间把积聚的热量散发出去,这是非常重要的,其他材料比不了的。
  这些路径走完以后,由于时间的限制,我有两个例子说一下,一个是石墨烯树脂基复合材料的工程化应用,石墨烯复合材料在航空领域以及发动机领域,以及一些汽车领域、轨道交通领域应用的越来越多,我们知道航空领域或者一些汽车领域它对节重要求是非常重要的,实际上现在碳纤维已经走到了现有的极限,树脂也是,毕竟是有机的材料,做到400来度已经到它的极点,再进一步的提升可能改变材料是非常难,需要结合一些其他的材料起到一些1+1大于2的作用。
  在这个基础上我们开展了这些研究,比如说碳纤维,因为它表面非常光滑,和树脂结合起来是很难的,我们就考虑石墨烯这些结构,能不能把它俩有效的结合起来,大家都知道在碳纤维表面有一个薄薄的一层树脂材料的,我们把石墨烯和这些结合起来,希望能把它结合在碳纤维表面,这样一方面解决石墨烯和机体的有效结合,碳纤维如果特别光滑的时候,基数是非常大的。另外一个比较重要的是树脂怎么去改性,这个是有很多的工艺的技术路线需要去突破,我们也是好几年的攻关,现在做到石墨烯和树脂很好的复合。
  在这个基础上,两样材料都有了项目,做完了以后符合石墨烯材料的制备,现在完全满足一些生产的要求,同时它对力学性能得到了很好的提高,所有相应级别的材料能有效提升,这个是碳纤维比较瓶颈的问题,就是容易开裂,这个问题得到了很大的改善。我们现在有复合材料制备的,从制备到最后的力学性能全套的东西,如果在座的各位有这方面的合作,咱们可以一起去开发。
  另外一个例子是石墨烯树脂基复合材料的增材制造技术,这个实际上就是3D打印的技术,这个技术好是好,它灵活性比较高,就是复杂的零部件也可以通过这种手段去加工,只要输入相应的模型就可以打印出来,再一个可以节省成本,可以重复利用材料,生产周期也可以缩短50%,另外很重要的还是结合航空领域的节奏能节省30%,在这样一个基础上,我们针对航空领域传统对耐温、耐厚阻拦力学性能的要求不同研发希望能开发更高性能的材料。
  石墨烯是非常轻的材料,树脂是一个固体类的,这两个如果用传统的工艺打印几乎是实现不了的,所以我们在采用这个造粒以后就可以了。我们走了这个全过程以后,就改善了,从力学性能上来看,它的耐热性比较高,直接体现一个材料将来这个使用性能以及它一些寿命,它将来的使用性能比较高,再一个力学性能不管是强度还是模量都在10-20的提升,我们知道做复合材料用5%的提升已经算是一个比较跨越了,还有一个弯曲性能也是得到了很好的提升。
  耐磨耐损也是得到的提升,我们知道石墨烯表面有很多纳米的褶皱,冲击以后使它能瞬间散发很多的能量,属性是非常好的。
  就是说这一系列的研究我们这个体系是完全满足航空领域的一些使用性能的要求,有很好的加工性能,而且部件重复性也非常好,现在我们开发了各类石墨烯高温树脂类的母粒以及线材、工艺和样件,这个领域可以在一些机舱内饰,在非承力部件上有很大的应用空间。在航空重量都是以克来计算的,我们减重30%这个贡献也是非常大的,何况在力学性能还未提升这个基础上,现在我们在这个领域有耐高温这个树脂拉丝以及母粒全套的装备,还有3D打印机,在航天领域已经和我们合作开展研究,我们在座的企业家,如果有这方面的需要,咱们可以接下来继续探讨。
  以上都是我的个人观点,希望如果是说不合适的,希望批评指正,谢谢各位!
  主持人:非常感谢杨院长,大家觉得信息量大不大?杨院长给我们带来了一堂非常精彩的石墨烯的课程,接下来我们有请中国航发北京航空材料研究院副主任北京石墨烯产业创新中心副主任王旭东为我们介绍石墨烯及应用技术的发展情况。有请!
  王旭东:非常感谢中国企业家联合会给我这个机会跟各位同仁交流一下我们北京石墨烯产业研究中心在过去成立两年过程当中所做的工作,以及我们的一些设想和想法。
  石墨烯被誉为未来20年改变的材料,在这个20年时间纬度上上,石墨烯能做的事情在不同的时间阶段是不一样的,这是我们这么多年推进石墨烯研究以及石墨烯产业化方面得到的一点经验,下面的话,后面的片子里我会讲到在未来20年具体我们在石墨烯共性技术的一个布局。
  首先来看石墨烯材料是非常重要的一个材料,在西方发达国家,可以说从美国来看,美国将石墨烯列为未来美国世界公认的12大科技之一,美国军方也是DOD也是认为影响未来美军的科技之一。石墨烯被欧洲科学家评委影响未来6大科技之一,欧洲作为石墨烯的发祥地,现在的话也是成为了石墨烯整个在应用研究和重大装备上推进的一个重要的策源地。
  中国的话,习主席多次对石墨烯新材料的发展提出过非常明确的指示,石墨烯等新材料必须将成为未来高新技术发展的基石和先导,这也是凸现出了石墨烯在我们新材料发展的一个引领和带动的作用,习主席也指出,中国是石墨大国,也应当成为石墨烯研究的强国,总体来讲中国在石墨烯研究和产业化方面是需要做而且可以做的。
  杨博士在2006年作为行三院作为特别引进人才,从开始立项研发石墨烯材料,到现在已经有十几年的时间了,2008年我们做出了自主化石墨烯粉体技术,同时在2010年-2012年开始注意到石墨烯材料制备出来非常重要一个课题就是推进石墨烯的应用,到目前为止我们已经累计开发新材料60多类,形成200多项新产品,已经转化12类50余项新产品转化,带动社会投资已经一百个亿。
  作为国家科创中心,北京要做的三个方向之一就是石墨烯材料,其他的包括高性能计算和智能机器人,所以可以看到国家对于石墨烯的重视以及国家对于北京来推进石墨烯研发的一个要求,所以说,在2016年我们就与北京市合作,在2017年正式成立北京石墨烯技术研究院,这个研究院目前是100%国有,受到市委市政府的高度关注,今年明确提出才有央视地联动的方式强化企业创新主体地位。
  去年成立了以干勇院士为主的专家委员会更好把关我们技术以及产业发展方面的一些事情。
  为了推进石墨烯在前沿技术的研发,在未来20年改变世界材料,我们现在在过去几年,在石墨烯复合材料领域做出了很多结果,并且取得了一些经济效益,但是我们也意识到,在未来几年的发展过程中,需要不断加强国际合作,以拿到或者是获得国际化的人才,以及国际化的技术,才能推进我们未来5年的石墨烯的技术领先。我们与英国开展了跨国合作,包括从国外引进一些人才,未来北京石墨烯技术研究院要实现百分之百研发人员有国际化的学习和研究的经历。
  这里面是肖教授,到我们中心视察的情况,他对我们衷心的建设是非常认可,NGI是技术程度是1-3级,顶多在4级上跨一跨,BIGT,就是3-7级,NGI在技术设计上和BIGT有非常深远的一个可合作的可能性,基于未来瞄准中国市场的话,我们推进了相关的合作,在以前的联合技术研究中心的基础上,成立了中英石墨烯国际材料研究中心,针对中国市场的需求开发针对性的技术,重点瞄准飞机、高铁、航空发动机以及电力运输领域需要的先进材料以及健康治疗和智慧家庭进行开发。
  这是整个石墨烯研究院构架的大体情况,我们有北京主创新,京津冀主平台全国大网络,这个是基于北京的实际情况,这里面的话北京所留下来的是创新优势,针对技术程度3-6级这样一个研发机构的话,我们还要重点推进产业发展,我们利用京津冀来做我们产业的“后花园”同时根据所有产业在未来壮大和发展,对于产业上下游的需求,开展全国的合作,推进形成全国大网络。在北京海淀区建立了第一个石墨烯应用中试基地,18个实验室,8800平方米,实现5.5亿合同额转化。
  目前的话在北京市政府的支持下,我们在房山建立整个园区,已经成立3家企业,注册企业8家,包括服务北京一些大型的公司,另外京津冀的话,我们主要利用天津作为北京的产业疏解方向,已经建成面积十万平方米。
  在发改委、国资委、工信部支持下,我们和地方政府进行合作,包括在乌鲁木齐成立了2家产业公司,银川有1家,在南通和深圳龙岗都有一家。
  我们的主要模式还是要解决创新过程中的,就是创新层和孵化层、层的隔阂,目前成立北京石墨烯技术研究院以成立一个新型的创新主体,实现人才流动。
  孵化层需求牵引,包括技术牵引和产业牵引,产业层我们讲究协同发展,提出政产学用融,内部搭建实验平台,我们有国内最优秀的研究团队,并且已经在应用国际化的团队。
  在需求牵引方面我们有军方的需求牵引,这是我们作为军方主管装备的领导,以及我们现在在军用领域包括防弹领域,航空发动机领域等等,我们针对国家重大需求研发的项目,受到了高度关注,目前我们其实从2015年开始公布相关的一些研发,到现在为止我们所掌握的一些研发,包括现在目前我们在最近网上特别流行的一个PPT,也是我们之前从工信部留出的PPT,从中可以看到我们研发的方向,这个只是占到我们研发的很少一部分,我们可以快速开展这些研发,得益于军方对这些技术需求的牵引。
  再一个牵引就是国内产品开发平台技术需求的牵引,我们与国内大型国有控股集团,特别是军工集团的合作,包括商飞、中车、中石化、中核、中国行航发、中话,国家电网,快速使得我们军用技术转为民用,比如说我们针对我们现在的航空军用铝合金技术以及西电东送、走廊经济这种低损耗的情况我们开发的石墨烯。这个是转移给新疆一家上市公司,并且它因为作为典型的军民两用,去年第二届中国军民两用技术获得金奖。
  像我们针对与下一代电动汽车对于快充技术的需求,市第一款目前可以商用的快充电池技术,目前落地在银川,银川市第一号高新技术投资的项目,目前我们在推进12个项目中,有5家上市公司参与2家上市公司成功实现了公告,其实呢,在跟我们合作的上市公司远不止这些,有上百家之多。
  下一步我们重点还是回到报告主题,就是石墨烯是未来20年影响的材料,时间的不同对石墨烯技术的发展和产业化的要求是不一样的,2015年-2020年是石墨烯粉体,应用包括航空航天能源、交通、海洋,2020-2025年是石墨烯多晶薄膜,我们已经开发生物、医药电子诊断芯片,包括埃波拉病毒在内的,实现像我们以前需要大型的设备,而且需要很长时间等待,现在可以实现非常精准的诊断,只需要15分钟,并且是便携式的,这也是与硅谷的技术与加州理工大学合作产生的技术,未来像英国石墨烯国家研究院要更多开展这方面的合作,时间点就是2020-2025年,所以我们现在是在布局。2025-2030是石墨烯单晶薄膜,石墨烯信息器件技术,现在很多大学也是技术储备不足。
  我们建设愿景是建设全球第一的石墨烯复合技术研究及产业孵化中心,国家级产业技术创新机构,以突破产业关键共性技术为主要任务,这是我们一个使命,第二个是国家级产业协同创新平台,建立产学研用协同创新机制,融合技术链、协同产业链、加快提升产业创新能力,促进产业形成国际竞争力,第三成为代表国家形象有国际引领作用新材料研发中心,到2020年形成100分国际专利和国际标准等等,这是我们的愿景。
  其实我们最重要的是解决两个界面的问题,所利用的就是工程师和创业团队,目前的话就是除了跟我们合作的大型技术以及军方研发机构之外,还有像上百家上市公司还有很多单位,其中国内典型的90家从事石墨烯相关行业的单位,有68家已经和我们签订了合作协议,目前的话我们也是与工信部递交了相关文件,评审工作正在进行中。感谢各位!
  主持人:谢谢王主任的精彩演讲,我们刚才听了王主任介绍了很多,包括我们制造业创新中心关于新模式的方向上面的一些探索以及他们的主要的工作成绩,听了以后还是真的挺让人激动的,因为我们也在组建其他领域的国家级的制造业创新中心,我们也知道在工业强基工程实施指南2016-2020将石墨烯列为一条龙应用计划,提出立足石墨烯材料的独特性能,针对国家重大工程和新兴产业的发展需求,引导生产应用企业和终端用户跨行业联合,协同研制并验证功能齐备性价比优的石墨烯产品,接下来我们就有请巨纳集团理事长丁荣就石墨烯低纤材料的标准研究和探索进行演讲,欢迎丁董事长。
  丁荣:我是来自巨纳集团的丁荣,我今天讲的题目是石墨烯等低维材料的标准研究和应用探索,还有其他两个任务,代表中国国际石墨烯资源产品联盟和全国纳米技术标准化技术委员会低维纳米标准工程做一个标准的汇报,我主要从以下的五个方面,前面是讲进公司,再讲讲国家标准和国际情况,还有我们目前在石墨烯等低维材料上的探索。
  我们公司巨纳集团在2010年在江苏泰州成立公司,叫台州巨纳新能源,最初做材料制备,在2011年我们和当地政府一起共同成立了一个石墨烯研究的平台,目前是国内首个正式商业运营的石墨烯检测机构,国家检测中心也有了,所有的都是政府在运营,目前这个检测平台是科技部的,是我们江苏省唯一一个石墨烯战略新兴产业标准化试点,同时呢,我们现在跟五各大学建立了校企联合实验室,跟三个国外的企业成立了国际联合的创新展示中心。
  为什么我们要做这个检测平台呢?我们在座的企业家很多,可能钱没地方花,不是,是因为当时我们把石墨烯做出来不知道好坏,没办法,逼着自己干,工信部做工业强基一条龙,我们做产业也是做着这个一条龙,主要做石墨烯的材料性能检测和结构的表征,主要是宏观的、微观的、原子结构的,包括光学的,还有电学、力学、热学和电化学,现在关注的还是石墨烯的层数,其实这个词可能这么叫习惯了,我们石墨烯就是单层的。
  我这里面有个特点,我们提供检测报告有两种,一种是检测报告,一种是研究报告,检测报告就是跟正常的检测机构一样,研究报告能够给出一个有很多投资公司让我们来做一些,比如说对这些项目的意见,包括一些高校他们对检测出来的结果要进行分析,我们也帮他们做一些分析。
  这是我们一部分的检测平台的客户,客户有高校和一些研究所,也有一些500强的企业。
  讲一讲标准化的工作,就是我们目前牵头两项国家标准,参与了一项国家标准,同时呢,有3项联盟标准,和全国首批19项企业标准实施,这都是比较早的,国家标准是2014年开始在做的。
  这是一些全国性的标准工作,前面因为我提到联盟标准,自然要讲讲我现在代表的中国国际石墨烯产业联盟来推介一下,我们这个联盟主要是面向世界搭建的一个开放型的石墨烯产业、科技、金融、国际交流合作的平台,这个里面就是用各种资源来推进我们这个石墨烯制备技术和产业化应用促进全球的石墨烯的产业发展。
  这是联盟的组织架构和职能机构,里面有个结构叫国家标准委员会,这是主席团,这是联盟的顾问委员会,里面有一些学术的大佬也在里面,包括我们的一些院士和教授,这是联盟的常务理事会,理事长是张景安理事长,他原来是科技部的秘书长。我就在执行机构这块,这是我们的专家咨询委员会,里面有干院士以及刘院士、陈院士等等。
  目前联盟的分布,分布在全球的18个分部,目前联盟在国内外优质的石墨的生产去悠悠基地,我们在内地有石墨原料,主要集中在黑龙江、山东以及国外的叫马达加斯加,我们另外一个联盟的主要发起单位拥有世界上最大的晶质石墨矿,为我们同行提供了可靠的制备的原料。
  通过发行的技术孵化、产业发展、企业并购园区建设基金推动石墨烯产业化发展,目前跟地方政府有一些合作。
  这是我们九个工作方向,这是近期的一些活动,这边是联盟国际标准工作委员会的第一次全体大会。这个联盟国际标准工作委员会,它的宗旨是加强国际国内标准化工作对国内外石墨烯产业发展的引领和支撑作用。现在主要是提出一些国际石墨烯的准制修订计划,推进大家的合作,这是国际标准工作委员会,我们叫STC的架构,有顾问和委员,有项目组和秘书处,这个秘书处设在下属的公司。
  这是国际标准工作委员会的名单,目前主任由国家纳米科学中心的葛广路委员担任,他是ASC/TC279的委员,是ISOTC229WG4的召集人。
  为什么我们要做这个标准?是因为产学研联系在一块,其实要通过大家都认可的东西,所以这个标准特别重要。包括现在已经在做出来的标准,可能学界和工业界可能还有一些争论在讨论。所以呢,最近几年,最近两年吧,国标委提出了几点,第一点是加强整合精简强制性标准,以前强制性标准比较多,现在把国家标准尽量的都是一些推荐性的标准,后优化完善推荐性的标准,培育发展团体标准,什么叫团体标准?团体标准是指具有法人资格且具备相应专业技术能力、标准化工作能力和组织管理能力的学会、协会、商会、联合会和产业技术联盟等社团团体来做这个标准。第四个是要全面推进企业标准的管理制度改革,这个里面有一点需要我们企业,虽然我是科研出身,但是现在是企业了,制定企业标准应当充分听取使用单位以及科学技术研究单位的意见。
  第五个强化标准生命周期,研究制定加强标准样品工作的意见,提高标准样品管理和研复制水平,我们石墨烯行业,或者其他的低维材料行业,最大的问题是没有标准样品,就是可能能够做出稳定的标准的样品难度还比较大。
  这是改革前和改革后的标准体系的一个对比,大家可以看到,政府主导的标准都是保基础的,市场自主制定的是此中提供大家的竞争力,强制性的标准有国家标准、行业标准、地方标准,现在留下强制性的一部分是国家标准。推荐性标准增加了弹性标准,增加了市场自定的范围。
  我们讲讲离我们比较近的,石墨烯低维纳米结构标准化归口单位,全国标委有一个分白委,还有八个工作组,今年可能会成立苏州地区的工作组,目前WG9是低维纳米结构与性能工作组,秘书处设在我们下属的平台。
  为什么要做低维纳米?低维纳米包括了零维材料、一维材料和二维材料。这是一些常见的低维材料,右边有些是晶体材料,这些材料就跟当年诺奖他们一样,我们拿过来用胶撕就能撕出来,所以现在硫化物很多。
  目前我们在石墨烯和其他石墨烯纳米结构标准化里面主要做的工作还是在基础的通用标准,制备的标准只是给它名字一个定义,具体的标准还没有开始做,可能需要广大的企业,现在陈主任说有280多个企业,可能大家一起来做制备可能更好。
  我们这个国家标准的组织的话主任是南京大学的王欣然教授,副主任是东南大学的倪振华教授。这是其中的名单。
  我介绍一下全国的低维纳米结构工作组,负责组织协调全国低维纳米的标准化工作,我给大家分享一下里面的核心的内容,可能字比较多,低维纳米结构基础及通用标准,制备应用技术方法标准,检测技术方法标准义气设备检测标准,负责对口ISOTC229、IECTC113国际标准化组织中与低维纳米结构与性能技术有关的工作。
  还有一个就是提出制定、修订和复审相关国家标准和采用国际标准的建议。
  第七条是组织国家标准的制定和修订的复审工作。组织送审稿部分审查工作和国家标准的宣讲、解释和普及工作,我等一下把这次报批的石墨烯的国家标准的受理的标准给大家分享一下。
  另外工作组定期的会开一些学术委员会,也是在江苏的南京,今年会有首届低维材料表征和应用的研讨会,也欢迎各位专家前来参加。
  另外就是承担国际标准的起草工作,积极推进我国国家标准成为国际标准。第16条里面有个叫产品质量标准平等分析的评价工作,工作组可设通讯成员和单位,也欢迎大家一起来做。
  这是目前已经立项的石墨烯的国家标准,是8个,有一个术语,其他的都是检测方法,这两个是目前我们公司在做的,第一个术语已经报批,从2014年做到现在已经4年。
  这是现在的术语的标准,是叫纳米科技术语第13部:石墨烯及相关二维材料,这是一个报批稿,这是应该是近期的话就会正式的发布了,因为国家的审核已经通过了,有几个重要的定义,第一个是二维材料,二维材料是有一层或者几层构成,其中每一层内的原子与所在层内的临近原子紧密成键合作,有一个纬度处于纳米或者更小尺度,其余两个纬度处于更大尺度的材料。这个有点拗口,所以呢加了四个“注”,注1是区分二维材料和体材料的零件层数与被测侧料及其性能相关。注3就是每层可以含多种元素,有好几种元素,注4二维材料也可以是纳米片,层和量子点也做了定义。
  这边着重跟大家分享一下石墨烯,石墨烯的第一由一个碳原子与周围三个近邻碳原子结合形成的蜂窝状结构的碳原子单层。由于石墨烯仅有一层,可以通常被曾为单层石墨烯,写为1LG,石墨烯有边界,并且在碳碳键造成破坏的地方有缺陷。
  以及后面对外延石墨烯和双层石墨烯做了定义,如果大家感兴趣的话我后面可以把这些东西给大家来书面的分享,包括氧化石墨,氧化石墨烯的定义。
  前面讲了那么多归根到底,现在我是做企业的,做企业的肯定得做一点有用的项目,我们前前后后从2010年开始到现在做了很多项目,有买的技术,也有卖的技术,这个图是欧盟石墨烯旗舰项目的总结,你想挣钱就在这十个里面,你做检测表征也行,做制备也行,用到传感、光电子器件上面,手机屏幕也好,还有环保方面。
  制备石墨烯有一个很重要的方法就是CVD法,我们到应用上面就是先做原料,然后材料、器件到应用,学校里只要做出一点点就够用了,我们做企业的话,我们要做批量比较稳定的石墨烯,在做的时候就要折腾,我们在折腾的过程里面,折腾出了一个项目,就是这么一个项目,现在已经有了一定量,还不小的销售,我们另外成立了单独的品牌叫NextCVD,可以做石墨烯和其他低维材料的减薄,可以通过逃犯等离子的密度来调整,除了用在低维材料里面还用在光伏半导体和其他材料,这个是做材料的应用,由于时间关系,我再讲一个应用,是我们做了一个在光电器件的应用,叫石墨烯非秒光纤激光器,有个专门的公司叫FIPHENE,以石墨烯为基础,研制各类光纤器件、模块和设备,是把连续诺贝尔奖的产品用在一块,光纤和石墨烯一起做了联用,我们做了石墨烯饱和吸收镜,以前都是被老外垄断的,所以我们占的比较很小。
  这是我们基于石墨烯非秒光纤激光器这么一个平台做了不同的产品,有饱和吸收镜,有可调光衰减器还有放大器等等一些。
  我们做器件的特点是它的脉冲宽度全球种类最多,峰值最高,这都是有记录的,目前主要应用在激光成像、光纤、和激光雷达。
  这个前面讲了那么多应用,因为我昨天来了以后出去溜达了一下拍了照片就发到朋友圈了,感觉很美,我们为什么做石墨烯?就因为石墨烯很美,我希望在接下来20年以来能够多一些同道人和在座的各位能够有些合作,一起来追求这个美好的明天,谢谢大家!
  主持人:谢谢丁董事长的演讲,我们看到江阴市委联合江阴市人民政府发布中国制造2025江阴5年行动计划中指出,在十三五期间,江阴将重点发展集成电路、新能源、新材料、汽车整车及光间零部件、高端装备制造机集成,特种、船舶和还共装备、高档纺织和服装生物医疗,在新材料以碳谷科技为龙头,大力发展石墨烯材料及产业化开发和应用,下面我们就有请碳谷科技的谢晓涛与大家分享石墨烯的制备与应用。
  谢晓涛:各位来宾下午好,刚才从政府层面、央企层面分享了大家的看法,我这里从企业层面分享,我主要介绍石墨烯大家关注的两样制备和应用,这都是我们企业自己做的事情。首先大家会听到中国碳谷科技,它其实是允升国际在香港的全资子公司,主要从事的制备与应用,我们孜孜不倦已经研发了数年,在今年终于实现了石墨烯两百吨的量产,我们在整个过程中已经取得了在涂料、高分子材料、储能等材料领域的一些应用,并取得了我们石墨烯规模化销售,以及下游客户他们规模化的推广。
  大家可以看到,大家明天有时间可以去我们现场去看一下我们建成了石墨烯洪量制备基地。
  石墨烯的介绍我就不再赘述了,这个大家在这个领域从事多年,对这个都很了解,那么我想介绍一下就是说,我们为什么会去选择微机械剥离法从事石墨烯制备?这是从我们企业自身的角度考虑,主要有超过临界法、氧化还原法、或者CVD法,这些在制备的过程中有不可避免的一些我们作为企业很难去在美丽的江南地区实现的一些困扰,所以我们结合我们之前的云母二维材料的材料经验,所以我们选择了微机械剥离法,在这个方法的深入研究上,我们制备出来的石墨烯已经达到了,无论是从国家标准还是从科学上的定义来说,我们各方面表征都可以获得一些比较好的数据,我们也认为我们做了材料是从石墨烯定义上是合格的,我们另外一个检验标准改变我们的客户,因为东西再好,再符合任何一样东西,客户说不好用,那就是不好用。所以我们跟下游客户的沟通中,他们也提出了准确的意见,他们对不同领域有不同的要求,所以说我们也根据这些要求做了一些调整。
  这里大家可以看一下,我们企业在追求达到石墨烯标准的同时,我们还要追求产品的均匀性和一致性,就是说我们希望我们做出来的材料在任何尺度看上去,无论是大小的分布、厚薄的分布都有指标。
  像下图这些就是有一些比如说大大小小厚厚薄薄的对我们来说是不合格的,因为不能横定用量。
  我们有石墨烯电池、导热材料、复合材料、复合高强度纤维,包括润滑脂、金属复合材料等等这些领域,我们取得了一些成果也分享一下,首先在涂料领域,这个是我们经过两年的时间和海洋化工研究院共同研究的,我们现在做出来的防腐图条底漆已经有2500小时的延误实验,同样我们对比进口涂料的底漆,基本上在500小时之内,所以我们很自豪的说这个产品我们可以底漆性能五倍与同类产品。
  第二个我们已经实现规模化应用,就是我们下游的客户,江苏锵尼玛新材料有限公司防纸性提高了一倍,达到了最高级别的5级,这种纤维不仅在国内广泛应用,而且还实现了部分出现。
  第三个就是和上海交通大学研制的石墨烯动力锂电池,现在的放电能力已经可以10C时为95%,我们近期正在供破它的充电的倍率性,我们希望做到10C左右的充电,这个材料体系已经研发完毕,我们在我们企业建立了中试线,如果在座的谁有兴趣跟我们一起研发电池,我们中试线的水平是国内最获得供应商提供的设备,就是产能不是大量的产能,但是能够生产非常高标准的电池。
  再一个就是石墨烯的光催化应用,就是说这个是之前和中国科技开发院共同开发的,这个在很多领域它对石墨烯光复合材料对水里面溶解洋的效果非常明显,而且成本很低,这个技术也在各个地方推广。
  下面就是我们企业实实在在干出来的事情,这些事情我们希望一步一步的能够通过这些实实在在的东西能够推动整个行业的良性的发展,第二就是期待各位嘉宾能够明天莅临我们公司进行实地考察,大家一定会不虚此行的,谢谢!
  主持人:非常感谢谢总的演讲,虽然简短,但是字字精华。建设制造两国有两个关键,第一必须要培育一批世界级产业集群,二是必须要培育出具有国际竞争能力的世界一流企业,2016年工业和核心华部办公厅、财政部办公厅发布2016年工业强基工程实施指南的通知,提出推动十大重点领域的突破发展,实现产业结构优化升级,到2020年形成十个左右具有国际竞争力年销售收入超过300亿的基础产品集聚区,通过嘉宾的分享,我们也充分认识到产业积聚的重要性,2017年工业和信息化部办公厅印发了升级制造业创新中心,升级为国家制造业创新中心条件的通知,提出来国家制造业创新中心建设领域总体的布局中明确提出重点布局石墨烯领域,刚刚我们王主任也在这个板块做了重点的阐述,其中也说明了重点攻克石墨烯的标准化技术,打通石墨烯改性涂料、电极材料、橡胶材料等代表性技术路径,组织首批次应用示范,突破基于石墨烯薄膜的制备技术,我们希望以本次论坛为契机,以中国制造2025为指引,着力推进石墨烯产业的快速发展,最后呢,我想用我们刚刚最开始的时候大家看到的,联盟宣传片的结尾,“路虽远,行则将至;事虽难,做则必成”希望我们大家一起携手,为早日把我们国家做出世界强国做出应有的贡献,本次论坛到此结束,再次感谢大家的参与与光临,谢谢大家!

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