石墨烯产业化，初见眉目

滕启跃

稍微对新材料有关注的人都不会对石墨烯感到陌生。石墨烯是一种碳原子单层平面晶体新材料，是目前世界上最薄最坚硬的纳米材料。2004年，英国物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，两人也因此获得2010年诺贝尔物理学奖。然而石墨烯究竟何时能产业化？每次这个话题被炒热最后却总是雷声大雨点小。

作为新材料中的明星，石墨烯自出世之始就备受各界关注，无论是科学界、产业界还是媒体都对它投入了极大的热情。最近，山东济南新研发的石墨烯内暖纤维又拉开了新一轮石墨烯产业化的帷幕。我们真的快要“走进烯时代”了吗？

石墨烯产品，已可规模化投产

近日，山东省经信委在山东济南圣泉集团组织了一场关于生物质石墨烯内暖纤维及其在纺织领域中的应用科技成果鉴定会。经过7年的研制，济南圣泉集团成功地从玉米芯秸秆中提炼出玉米芯纤维，同时从玉米芯中生产出了石墨烯，两者复合生产出的纤维被命名为：圣泉“内暖”智能多功能纤维。

据了解，此次鉴定的产品主要技术指标及性能已达到国际领先水平，可广泛应用于化纤、纺织、服装等领域。相关专家表示，内暖纤维及其开发的理疗服饰产品将对我国多个产业及人们健康生活产生深远影响，未来10年有望给圣泉集团贡献千亿元产值。

记者从圣泉集团官方介绍中了解到，石墨烯“内暖”智能多功能纤维具有抗菌抑菌、防紫外线等优异的保健性能，数据显示，在同等光源情况下添加少量石墨烯的纤维面料可迅速升温3℃～5℃，经多次反复洗涤后远红外功能也不会衰减。石墨烯“内暖”智能纤维所具备的导电功能，将来能使服装具备调温、变色、监控和形状记忆的性能。目前，首批“圣养”智能服饰将于10月正式投放市场。

石墨烯被称作“后硅时代”可能改变世界的“神奇材料”，之前限于制备成本，每克高达200元左右售价，严重影响其大规模使用。而据圣泉集团介绍，其研发的石墨烯“内暖”纤维是从玉米芯秸秆中提炼的石墨烯，大大降低石墨烯制品生产成本。目前，圣泉已经建立起全球首条生物质石墨烯生产线，石墨烯未来将以1000元/公斤的价格供应市场。

圣泉集团董事长唐一林透露，圣泉集团建设的100吨/年全球首家石墨烯商业化生产线已于10月正式投产，1000吨/年的生产线装置正在设计之中，计划明年建设。山东是农业大省，同时也是纺织大省，圣泉集团石墨烯制备工艺已趋于成熟，按照目前计算，4～5吨玉米芯纤维素可以生产1吨石墨烯，产品检测显示，导电、防紫外、远红外、力学等性能优良。济南圣泉集团计划首先建设30万吨玉米芯植物纤维加工厂，终端产品发展策略从服饰入手，以内衣为主，产品系列包含理疗袜、内衣、披肩、围巾、发热坐垫、助眠枕等，并根据市场逐步向其他产业方向发展。条件成熟时，圣泉计划在省内建设玉米芯植物纤维工厂，改造提升我国粘胶纤维和涤纶性能，增强纤维及服装面料等纺织品行业创新能力和国际竞争力。

据了解，目前圣泉集团新建的全球首条100吨/年生物质石墨烯中试生产线已正式试车，计划明年完成1000吨/年石墨烯生产线建设。

石墨烯产业前景窥探

“实际上，石墨烯在工业上的意义更大，但企业为早日进入市场，抢先进入了民用领域。”中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春接受采访时表示。

据他介绍，石墨烯目前在工业里的角色定位仍是“工业味精”，带动其他行业的发展，如作为塑料、锂电池等产品的添加剂，容易切入市场，但并不扮演关键角色。石墨烯拉动的其他产业很多，但自身产业还很小。

除了前面提到的圣泉集团研发的石墨烯纤维，其他企业在石墨烯民用领域的尝试也在进行，深圳烯旺新材料科技股份有限公司日前推出的全球首款石墨烯智能理疗护腰产品取得了不错的评价，就连海尔也正在尝试将石墨烯材料用于冰箱除霜。

据了解，目前我国已申请了2200多项石墨烯专利技术，数量达世界石墨烯专利的1/3。国内产业分布中，我国已形成以江苏省（常州、无锡、南京等地）为中心，宁波、青岛、重庆、德阳、河北、北京等地活跃分散发展的格局。预计在政策与企业研发不断释放利好的前提下，2015年我国石墨烯产业规模有望突破100亿元，并在5至10年内快速突破1000亿元。

不过，也有业界人士对石墨烯的产业化持谨慎态度，志阳科技有限公司从事石墨烯的产业应用已有多年。“从宏观的角度来看，石墨烯或许可以称为超级材料，但从微观的角度，我倒喜欢称它做天山雪莲。想要真正大规模地应用还任重道远。”志阳科技的一位技术人员说。

首先是从技术上，石墨烯产业化的关键不是在量产质量稳定石墨烯上。石墨烯本身就拥有极佳的物性，但为了做到黏附在基材表面就需要加入高分子，往往因为高分子的导电、导热性差而折损其优异性质。再者，石墨烯是片状结构，与高分子界面形成的热阻或电阻必须加入界面剂来改善分散问题，这样又需要去调整渗滤阈值了。

“举例来说，我们开发石墨烯导电油墨先要考虑涂布在何种基材？ 首先，为了不脱落要选用什么树脂？ 树脂与石墨烯间要加入哪些成分以达到导电网络分散均匀？ 接着还要考虑加入何种成分及石墨烯渗滤阈值多少才能超出现有市售规格？ 最后，终端成本的性价比如何？这些都是需要精细化研究的东西。所以，以为把石墨烯加入任何材料就可以达到效果才是研究者最大的错误。”志阳科技的技术人员说。

另一个问题就是产业的孕育问题。我国石墨烯产业尚处于产业周期的早期阶段，业内的企业、技术、产品处于发育阶段。石墨烯产业化孕育和成长期较长，在产业化前需要巨额投入，中小企业在相当长的时期内面临较大的亏损压力。石墨烯产业化需要强劲的资金动力，资本市场对石墨烯发展至关重要。endprint