院士刘忠范:需建设国际一流石墨烯原创技术和产业技术规划基地
能见APP讯:9月18日,2016(北京)国际石墨烯产业高级研讨会及联盟第一次理事会在北京中国大饭店召开。中国科学院院士、北京大学教授刘忠范在会上做了发言,他强调石墨烯专项指导思想的重点是着眼未来,建设国际一流的石墨烯原创技术和产业技术的规划基地,全面打造未来石墨烯产业的核心竞争力。
以下为发言实录:
首先热烈祝贺中国国际石墨烯资源产业联盟正式成立,我想这对石墨烯行业来说是一件大事,我也很荣幸能够亲临现场,参与这么一个重大的历史的一刻,见证这么一个重大的历史瞬间,非常容幸。我觉得由中国来主导成立这么一个石墨烯的国际组织,应该说是理所应当,因为中国的石墨烯产业化进程应该说是引领了世界,这是我最新做的一张中国各地在做的石墨烯产业园的这么一张图,大家可以看到,据不完全统计,将近20个石墨烯产业园已经建成或正在建设之中,在其他国家应该说还没有这么一个现象。那中国也拥有最庞大的石墨烯研究队伍,我们发表论文的数量从2011年开始已经稳居世界第一,大家可以看到遥遥领先的差距越来越大,具有领先的优势,同时,刚才前面的讲话当中也讲到,中国石墨烯专利的数量,截至2015年初为止,占世界的40%左右,即便是现在最新统计数据,至少占三分之一是没有任何问题的,占40%左右是没有问题的,这些都是一个一个数据,反映了中国的石墨烯在国际上应该是处于第一方队,处于前列。
中国石墨烯产业最大的资源优势是我们的石墨矿,实际上中国的石墨矿可开采量占世界总量的75%,石墨的供应占全球的72%,那么这些应该说也是石墨烯这个行业在中国发展的资源优势,这一点是非常非常的重要。实际上我相信石墨烯在中国可以说是家喻户晓,上个月底,7月31号,中央二台,CCTV2台组织了一个50分钟的对话栏目,专题就是石墨烯,我也非常有幸邀请去解答石墨烯现在研发的现状和一些大家关注的热点问题。我们的习主席在过去不到两年的时间里,据我了解是四次亲临石墨烯的研发机构,到石墨烯的企业去做石墨烯相关的调研、工作。究竟什么是石墨烯,我相信在座的各位朋友应该都比较清楚,其实它就是一种碳材料,我们在高中学化学的时候学到苯环,苯环是六个碳原子和六个氢原子,连成一个二维线状的结构,这就是石墨烯。石墨烯跟石墨差一个字,实际上他们是有联系,大家都熟悉石墨,石墨是一种层状的碳材料,如果你把它每一层用胶袋剥下来,那就是石墨烯。第一个做这件事情的是我们在座的安德烈.海姆先生,为此他拿到了诺贝尔奖,所以大家经常开玩笑的说,这个诺贝尔奖是用胶袋撕出的。学术界也是,刚才各位在报告当中也讲到石墨烯是最薄最轻的材料,同时它也最结实最硬的材料,其强度是200倍,导热过程非常好。金刚石的导热性非常好,但是它比金刚石的导热性高两倍,导电性也极高,导电、导热机械强度等等于一身的材料自然可以成为新材料,正是因为这个样子,大家可以想象,它的利用前景将会非常非常的广阔。
比如说可以触摸屏,因为它是透明的,又导电,可以说因为是柔性的,所以说柔性的电子器件,可以做电子墨水,电子添加剂等等,还有很多,因为非常结实,在国防领域,在国防装备都有广阔的领域,它的用途也非常非常的广阔。那么不仅仅是可期待很多,实际上有些已经面世了,尤其在中国,比方说这是一个科技公司,他们推出了石墨烯手机,还有像网球拍石墨烯的LED灯泡等,已经在市面上都可以买到,很多我不详细说。据不完全统计,我们国内有300余家企业,在做石墨烯的产业开发工作,或者石墨烯设备的研发工作,据估计,产学已经超过六年,尽管 现在还不算大,但是前景非常非常的好。一般情况下,石墨烯分为两种类型,一类是男石墨烯,黑色且体积较大的石墨烯,当然还有一种我们叫女石墨烯,很漂亮,一层一层的膜。从批量制备这个角度讲,大规模工艺化制备通常有两种做法,一种是从石墨开始剥离技术,石墨是一层一层的,当然你不能用胶带一层一层去撕,这是没有工艺价值的,但是你可以用化学办法把它剥离。那么现在在我们国家,实际上我们可以有至少上千吨的年产量,可以达到上千吨,相对而言成本比较低,但是质量相对而言比较差,所谓物美价廉实际上是很难存在的;另一种是像薄膜石墨烯,就是我说的这个女石墨烯,是通过高温一层一层打下来的,一般情况下,大家平常用的比较多是摁一下这个地方,这种石墨烯我国现在已经年产量可以达到百万吨,质量一般是比较高,当然也比较贵,这是石墨烯制造方面的两大类。当我们说石墨烯产业、石墨烯新材料的时候,实际上我们也会面临着理想跟现实的差距,理想的石墨烯是一种完美的蜂窝状的材料,实际上的石墨烯其实不是这样子的,我经常开玩笑的说它是一件破衣服,每个小块是不完美的东西。所以通常我们会说,实际观测到的石墨烯的性质并没有那么理想,因为你实际做出来的石墨烯跟理想情况差别比较大,那我也愿意引用现在的网络语言的说法,理想很丰满、现实很骨干,正是因为这个样子,需要学术界的参与、需要研发、需要耐心,这个是我想强调的一个方面,石墨烯产业现在究竟处在一个什么发展阶段,我想各位都非常关心这件事情,对每一个新的材料,新的技术,我们通常情况下会把它分成五个阶段,第一个阶段是技术萌芽期,第二个阶段是期望,第三个阶段是顶峰,第四个阶段是爬坡期,最后才是大规模的应用。石墨烯从2004年到现在只有12年的时间,应该说我们还需要时间,目前石墨烯所处的阶段是基础研究的人已经渐渐淡出,在产业研发方面的队伍在不断壮大,这个时候我们需要国家、政府的支持和需要企业具有远见性的投入,同时要具备不懈努力跟坚持的精神,在此之后,才是产业化关键技术走向成熟的阶段。我尤其愿意说的是,石墨烯产业应该是实体产业,而不是互联网产业。我们北京大学的石墨烯研发队伍是非常庞大的,我自己的研发团队有110人左右,我们都是从事石墨烯的基础和产业化的研发工作,我们可以这么讲,我们这个团队是国际上知名的石墨烯团队,尤其在石墨烯薄膜、超级石墨烯玻璃、超级石墨烯光圈、三维立体石墨烯这四个方面,我们具有很高的威信。
今天是个难得的机会,在这给大家举几个例子,一个是在石墨烯的发展中,我们中国引领世界潮流,石墨烯我刚刚讲它非常的薄,它就一两个原子,这种玻璃有什么好处,从不导电变得导电,从不导热变得导热,也变得特别结实,所以我们管它叫超级石墨烯玻璃,我们可以用它做防霜雾镜等。石墨烯薄膜将是未来石墨烯产业的核心技术,如何制备它,我想将来都是非常重要的,目前我们做了大量的研发探索,我们现在在研发新的光纤,在这个上面我们悄悄的放上一层石墨烯,就会改变光纤各种各样的性质。
我个人一直认为,我相信大家都有共识,未来的石墨烯产业非常值得期待,我们不怀疑石墨烯产业的未来,但是我们能切到多少蛋糕,我们每个国家能切到多少蛋糕,我们每个企业能切到多少蛋糕,那要取决于你关注什么,我一直认为我们的关注不能只是关注今天的产品,当然产品也非常重要,因为透过它要看到老百姓的需要,但是更多的是我们也要关注引领石墨烯产业未来的发展性研究,这一点非常的重要,那么在这一点上,我引用改革开放之初杨振宁先生写给邓小平的信的说法,他说中国的科学研究倾向于走两个极端,或者太注意原理的研究,或者太注意产品的研究,介于这两种研究之间的发展性研究似乎没有被注重。这就是所谓的产学研的问题。我觉得三十多年后的现在,这个现象依然存在,我提醒我们在座的领导希望能够关注这件事情。发展性研究是一种中期的投资,希望五年、十年或者二十年内成果能增量社会生产力,但它不会是明天的产品,不会带来明天的利益,它会带来未来的核心和竞争力,前途是光明的,我们也看到了希望。
北京两个月前,7月4号正式启动了石墨烯科技发展专项,制定了未来十年的石墨烯产业研发计划,不仅关注现在,也关注五年、十年以后,同时关注未来。那么在这里我尤其要强调的是石墨烯专项的指导思想,甚至十年规划,重点着眼未来,建设国际一流的石墨烯原创技术和产业技术的规划基地,我们的目标是全面打造未来石墨烯产业的核心竞争力,我也参与这个工作,我是专家组的组长,在这里我要强调的是,我们采取的一个重要的举措是成立了北京石墨烯研究院,希望它能够引领石墨烯产业的未来,它的重要角色是搭建基础研究和高技术产业研究的桥梁,希望能够打通解决产、学、研链条的一个关键的也是我们薄弱的环节,在这个研究里我们关注的不是产品,而是未来的新材料,新技术以及它会带来的新产业。
有两点是能够作为我们的制度保证,一个是应用牵引高技术的研发机构,希望能够衔接大学科研所和企业这么一个桥梁,通过机制创新来实现把国家、政府的意志、央企和私企意志结合起来打造一条新的路。BGI我们希望它能够助力科技强国梦。石墨烯的发展,我觉得我们可以从碳纤维的发展历史汲取很多营养,大家应该都知道碳纤维,1962年的时候日本的碳纤维公司就从小的方向更改,到1971年才正式做运行,花了九年的时间,之后一路往前走,现在形成了一个庞大的碳纤维产业。在这里我想说的是,石墨烯尽管不会花半个世纪的时间,但是作为新兴材料来说,我们需要坚持,50年前的碳纤维,它可能做自行车,但是现在的碳纤维是不一样的,它会代入航空航天,从这个意义上讲,我们的石墨烯也是一样,我们现在的石墨烯并不是理想的,但只要坚持发展石墨烯行业,其前景应该是非常光明的。在这里我觉得李克强总理在政府报告中讲到的工匠精神,石墨烯行业尤其需要追求这种工作精神,即追求精益求精,追求极致精神。无论是学术界、行业都十分需要。
我想我的时间可能也差不多了,最后我想适当回答一下别人经常问我的一个问题,叫做石墨烯究竟是前途无量还是昙花一现,有三件事情我愿意跟大家分享,一个是我觉得制备决定未来,并不是因为我专注于制备工作,现在的石墨烯并不是理想的石墨烯,你制备达到的高度将是未来石墨烯产业的高度,这一点尤其我们需要强调,追求机制,精益求精非常重要;第二点,从万斤油到杀手锏的应用,石墨烯放到什么地方都有用,当然这个很好,但实际上最重要的是石墨烯要找到别人无可替代的东西,作为杀手锏的应用,所以在这一点大家还在寻找,我们需要不懈的努力;最后一点是石墨烯究竟能走多远,也是别人经常问我的问题,我给石墨烯设计了三种未来,第一种未来是碳纤维的未来,我刚才已经讲到碳纤维,在某个行当里面它是杀手锏。石墨烯有没有可能做到这一点,我可以很自信的告诉大家,这点是能够做到的;第二种未来比这个走得更远,100多年前发明了塑料,我们可以想象一下,我们这个屋里有多少东西在用塑料,我们离开塑料也不是不能生活,石墨烯也有可能做到这一点。石墨烯这种战略新兴材料就像硅材料一样,我们知道硅材料改变了我们,我们现在离不开手机,离不开计算机,没有硅材料就没有这些信息化的设备,石墨烯有没有可能呢?你们畅想它是有可能的,我想最后一张照片从更大的视野领域去看,材料是人类文明和社会进步的阶梯,回顾过去一万多年的文明史,我们经历了不同时代,我们现在可以称之为硅时代,因为硅改变了我们人类社会,提升了我们的经济生活层面。比方说几百年以后,我们回过头来看有没有可能有石墨烯时代?我相信这种可能是存在的,这种可能是有的,让我们一起来期待,来参与推动这个美好的到来。