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打造世界石墨烯產(chǎn)業(yè)顛覆技術(shù)平臺(tái)
2016年4月21日下午,隨著中喜科技有限公司與內(nèi)蒙古包頭市青山區(qū)政府簽訂《中喜(包頭)石墨烯產(chǎn)業(yè)園合作框架協(xié)議書》,宣示中喜科技將在未來(lái)2—5年內(nèi)“打造世界石墨烯產(chǎn)業(yè)顛覆技術(shù)平臺(tái)”。
根據(jù)該協(xié)議,中喜科技投資33億元,在內(nèi)蒙古包頭市青山區(qū)建設(shè)“中喜·包頭石墨烯產(chǎn)業(yè)園”,年產(chǎn)石墨烯5萬(wàn)噸,產(chǎn)值400億元,年交稅收50億元,成為世界上第一條萬(wàn)噸級(jí)高純度二維石墨烯生產(chǎn)線。
石墨烯發(fā)現(xiàn)十二年,改變世界新材料觀念
石墨烯(Graphene)由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。2004年,英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,成功將石墨烯從石墨材料中剝離出來(lái)。證實(shí)它可以單獨(dú)存在,兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
石墨烯既是最薄的材料,也是最強(qiáng)韌的材料,斷裂強(qiáng)度比最好的鋼材還要高200倍。同時(shí)它又有很好的彈性,拉伸幅度能達(dá)到自身尺寸的20%。
石墨烯將成為硅的替代品,制造超微型晶體管,用來(lái)生產(chǎn)未來(lái)的超級(jí)計(jì)算機(jī)。用石墨烯取代硅,計(jì)算機(jī)處理器的運(yùn)行速度將會(huì)快百倍。
另外,石墨烯幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的光。并且,它非常致密,即使是最小的氣體原子(氦原子)也無(wú)法穿透。這些特征使得它非常適合作為透明電子產(chǎn)品的原料,如透明的觸摸顯示屏、發(fā)光板和太陽(yáng)能電池板。
作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料,石墨烯被稱為“黑金”,是“新材料之王”,科學(xué)家甚至預(yù)言石墨烯將“徹底改變21世紀(jì)”,極有可能掀起一場(chǎng)席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命。
“石墨烯產(chǎn)業(yè)”正式升級(jí)為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展方向
目前,石墨烯產(chǎn)業(yè)已被納入國(guó)家戰(zhàn)略布局。2015年10月23日,習(xí)近平前往訪問(wèn)曼徹斯特大學(xué)國(guó)家石墨烯研究院,指出在當(dāng)前新一輪產(chǎn)業(yè)升級(jí)和科技革命大背景下,新材料產(chǎn)業(yè)必將成為未來(lái)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石和先導(dǎo),對(duì)全球經(jīng)濟(jì)、科技、環(huán)境等各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展產(chǎn)生深刻影響。石墨烯研究一時(shí)間成為各界關(guān)注的焦點(diǎn)。
2015年作為中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展元年,石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭迅猛,關(guān)鍵技術(shù)與國(guó)際水平差距進(jìn)一步縮小,產(chǎn)業(yè)應(yīng)用基本領(lǐng)跑國(guó)際。
國(guó)內(nèi)以北京大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué),中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)金屬所、中國(guó)科學(xué)院寧波材料所等為代表的高校、科研單位對(duì)石墨烯開(kāi)展了大量的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研發(fā),并涌現(xiàn)出一大批相關(guān)企業(yè),石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展正在全國(guó)范圍內(nèi)進(jìn)行。2013年7月,中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟成立。同時(shí),江蘇、浙江、深圳、上海、山東、福建、遼寧、重慶、黑龍江與中科院等機(jī)構(gòu)以多種形式協(xié)同創(chuàng)新,紛紛建立了產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟,促進(jìn)了創(chuàng)新資源優(yōu)化組合和創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
新材料十三五規(guī)劃,重點(diǎn)發(fā)展石墨烯、3D打印、超導(dǎo)、智能仿生。新材料作為制造業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)的基礎(chǔ),一直是國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的方向,其中石墨烯涉及眾多領(lǐng)域應(yīng)用,能夠大幅改善產(chǎn)品性能因此備受關(guān)注。我國(guó)連續(xù)出臺(tái)了石墨烯相關(guān)政策,《納米材料十三五重點(diǎn)專項(xiàng)》、《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》、《關(guān)于加快新材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》都重點(diǎn)提及了石墨烯新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展,為中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展指明了方向,中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展迎來(lái)了春天。
中喜科技厚積薄發(fā),研發(fā)低成本高純煤基石墨烯
要實(shí)現(xiàn)石墨烯的工業(yè)化應(yīng)用,需要生產(chǎn)出低成本、高品質(zhì)的石墨烯成品。限于技術(shù)層面的挑戰(zhàn),業(yè)內(nèi)普遍看來(lái)并非易事。目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有生產(chǎn)石墨烯技術(shù)存在的缺點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn):1、合成產(chǎn)率低、成本高、工藝復(fù)雜且通常受范德華力或懸鍵作用的影響,制成粉末樣品后,溶劑堆積或團(tuán)聚成石墨片,失去原有石墨烯材料的許多優(yōu)良特性;2、石墨烯含量低(低于70%),其中,氧含量占20%左右,只能分散于穩(wěn)定劑(堿性或酸性)中,濃度更低,不利于產(chǎn)品保存和運(yùn)輸;3、使用不方便,要進(jìn)行還原反應(yīng)后才能用,極大地阻礙了產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用;4、污染嚴(yán)重,生產(chǎn)1噸氧化石墨烯需要40—50噸濃硫酸,排放污水近200噸;5、生產(chǎn)慢,從原料到出成品需5—26小時(shí);6、不安全,含有少量金屬鈉、金屬鉀,遇98℃以上高溫易引起燃燒和爆炸,不利于在電容器、電池、芯片、纖維、電纜、醫(yī)療上直接應(yīng)用。
針對(duì)上述問(wèn)題,中喜科技申報(bào)了20多項(xiàng)專利,解決了當(dāng)前石墨烯產(chǎn)業(yè)面臨的高成本低質(zhì)量問(wèn)題,中喜科技利用先進(jìn)技術(shù),制備的石墨烯具有眾多方面優(yōu)勢(shì),如:1、穩(wěn)定性好:具有自支撐結(jié)構(gòu),避免了團(tuán)聚現(xiàn)象;2、合成產(chǎn)率高:3噸煤生產(chǎn)1噸石墨烯;3、純度高:二維石墨烯含量99.2-99.8%;4、成本低:只需傳統(tǒng)技術(shù)生產(chǎn)成本的1/10、設(shè)備投資成本的1/20和環(huán)保運(yùn)營(yíng)成本的1/1000;5、無(wú)污染:工藝簡(jiǎn)單,無(wú)酸性污染水排放,二氧化碳回收和余熱循環(huán)利用;6、生產(chǎn)快,從原料到出品只需2-10分鐘;7、安全,耐高溫,可直接適合眾多產(chǎn)業(yè)集群廣泛推廣應(yīng)用。
中喜“石墨烯+產(chǎn)業(yè)集群”,目標(biāo)是持續(xù)成為行業(yè)標(biāo)桿
中喜科技是目前世界上唯一一家能夠在煤基“石墨烯+產(chǎn)業(yè)集群”集眾多領(lǐng)域開(kāi)發(fā)與應(yīng)用于一身的公司。其石墨烯產(chǎn)品層數(shù)可控,單層、雙層或多層,面積和層數(shù)可控,也可根據(jù)生產(chǎn)需要制備更多用途的石墨烯,因?yàn)樯a(chǎn)成本低,工藝得到簡(jiǎn)化,使得石墨烯大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)得到實(shí)現(xiàn),打造“石墨烯+產(chǎn)業(yè)集群”的超級(jí)生態(tài)圈和產(chǎn)業(yè)鏈的核心戰(zhàn)略。
包頭市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中部,是國(guó)務(wù)院首批確定的全國(guó)13個(gè)較大城市之一,境內(nèi)及周邊地藏豐富的稀土、鋼鐵、鋁業(yè)、煤炭、天然氣、石墨等戰(zhàn)略資源,是內(nèi)蒙古自治區(qū)最大的工業(yè)城市,也是中國(guó)最大的稀土基地和著名的鋼鐵工業(yè)基地、裝備制造業(yè)基地。青山區(qū)是包頭市四市區(qū)之一,內(nèi)蒙古包頭裝備制造產(chǎn)業(yè)園坐落于青山區(qū),園區(qū)工業(yè)體系、門類齊全,產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)雄厚,要素集聚,人才齊備,配套完善,是內(nèi)蒙古自治區(qū)千億元以上產(chǎn)值的工業(yè)園區(qū),先后被自治區(qū)科技廳和國(guó)家科技部、工信部命名為“高新技術(shù)特色工業(yè)產(chǎn)業(yè)化基地”、“包頭國(guó)家裝備制造高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基地”、“國(guó)家新型工業(yè)化產(chǎn)業(yè)示范基地”。
在不久的將來(lái),中喜·包頭石墨烯產(chǎn)業(yè)園實(shí)施后,將有力帶動(dòng)包頭以鋼鐵、鋁業(yè)、稀土和裝備制造業(yè)等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)顛覆性技術(shù)革命和轉(zhuǎn)型升級(jí),帶來(lái)數(shù)千億級(jí)的石墨烯產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展,造福國(guó)家和時(shí)代。
打造中國(guó)高科技新名片,中喜“石墨烯+產(chǎn)業(yè)集群”的大勢(shì)布局
2016年元旦以來(lái),中喜科技己接待河南、內(nèi)蒙古、山東、陜西、河北、浙江、江蘇、上海等十幾地方政府和部門主要領(lǐng)導(dǎo)、以及知名集團(tuán)公司負(fù)責(zé)人來(lái)杭州,到中喜科技公司和石墨烯中試基地考察與項(xiàng)目合作洽談。
同時(shí),中喜科技派員赴山東、江蘇、河南、內(nèi)蒙古、寧夏等地進(jìn)行項(xiàng)目前期對(duì)接,計(jì)劃用3—5年時(shí)間,在國(guó)內(nèi)優(yōu)先完成寧蒙晉黑富煤地區(qū)率先發(fā)展、渝鄂皖沿江地區(qū)、冀魯江浙粵沿海地區(qū)“石墨烯+產(chǎn)業(yè)集群”快速應(yīng)用與戰(zhàn)略合作,并加強(qiáng)石墨烯技術(shù)國(guó)際交流與合作,形成石墨烯產(chǎn)業(yè)集群萬(wàn)億元級(jí)的大勢(shì)布局。
為打造中國(guó)高科技新名片,中喜科技將和國(guó)內(nèi)外著名科研院所合作成立“中喜石墨烯產(chǎn)業(yè)集群研究院”與“中喜石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金”平臺(tái),實(shí)現(xiàn)政產(chǎn)學(xué)研金多方位的全產(chǎn)業(yè)鏈的生態(tài)服務(wù)。
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