常州市武进区石墨烯材料产业发展路径研究_何大方.pdf
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1、第 期 年 月江苏科技信息 .,基金项目:常州市武进区软科学研究计划;项目名称:石墨烯等先进碳材料产业创新发展路径研究;项目编号:。作者简介:何大方(),男,江苏徐州人,副教授,博士;研究方向:石墨烯材料。通信作者:史小军(),男,江苏镇江人,高级工程师,硕士;研究方向:石油储运工程。常州市武进区石墨烯材料产业发展路径研究何大方,张 铭,史小军,高 岩,徐 袁(常州大学,江苏 常州;江南石墨烯研究院,江苏 常州;常州市生产力发展中心,江苏,常州)摘要:石墨烯具有卓越的光、电、热和机械等性能,在众多传统产业和战略性新兴产业中有巨大的应用前景。常州市武进区是全球最早发展石墨烯产业的地区之一,取得了
2、一系列原创性产业成果,但发展过程中还存在一些问题。文章系统分析了武进区石墨烯产业与国内外石墨烯产业发展现状,剖析了武进区石墨烯产业发展存在的问题,并提出了发展的对策与建议,以推动武进区石墨烯产业持续健康高质量发展。关键词:石墨烯;产业创新;顶层设计中图分类号:文献标志码:引言 石墨烯是由 个碳原子与周围 个近邻碳原子结合形成的蜂窝状结构碳原子单层。单层石墨烯的厚度仅为.,是目前已知最轻最薄的材料。它在室温下的电子迁移率为 (),是光速的,理论比表面积能够达到 ,全波段光吸收只有.,导热率高达 (),杨氏模量超过 ,抗拉强度超过 ,且韧性非常好,在光、电、热、力等方面性能卓越,被誉为“材料之最”
3、和“材料之王”。年,石墨烯的发现使安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫荣获当年诺贝尔物理学奖。因其优异性能,石墨烯有望在新能源、新材料(化工、结构、功能等)、半导体产业、电力电气、穿戴电子、医疗卫生、节能环保、海洋工程、航空航天、军工等传统领域和新兴领域带来革命性的技术变革,成为下一个万亿级新兴产业。国内外石墨烯产业发展现状 世界各国皆将石墨烯提高到空前的战略高度,投入大量人力、物力和财力抢占这一未来产业制高点。目前全球有 多个国家和地区开展了石墨烯相关研究,纷纷出台了产业规划、扶持政策、战略布局,并给予大量资金支持。中国、美国、欧盟、英国、日本、韩国先后从国家层面开展战略部署,出台多项扶持政策和研
4、究计划,处于石墨烯技术与产业化前列。.国内石墨烯产业发展现状 我国高度重视石墨烯产业发展,综合发展水平走在世界前列。截至 年 月,在全国工商系统注册的带有石墨烯经营范围的企业多达 家,涉及石墨烯材料制备、应用开发、终端应用、产业服务等各个关键环节,实际开展石墨烯业务的企业超过 家,其中,材料制备领域相关企业 多家,应用领域相关企业超过 家。从石墨烯粉体的规模化生产能力来看,粉体材料的年产能达到 ,薄膜年产能达 万平方米,国外产能加到一起也没中国多。从下游应用来看,我国的石墨烯已经初步形成了以新能源、涂料、大健康、节能环保、化工新材料、电子信息和生物医疗为主的七大产业化应用领域。年,我国石墨烯产
5、业市场规模已经达到 亿元,较 年的 亿元实现年均增长超过;全年石墨烯市场规模达到 亿元左右。预计 年,石墨烯市场规模可达 亿元,年有望达到 亿元,成为全球最大的石墨烯消费国家。我国已经基本形成以长三角、珠三角和京津冀鲁区域为聚合区,多地分布式发展的石墨烯产业格局,江苏、浙江、北京、广东等省市建立了近 家石墨烯产业园、石墨烯创新中心和石墨烯生产基地,其中部分产业园已形成较完整的产业链,基本覆盖了从制备及应用研究到石墨烯产品生产,直至下游应用的全环节,常州、宁波、深圳、北京等城市走在全国前列。.国外石墨烯产业发展现状 ()美国。美国早在 年就开始在国家层面第 期 年 月江苏科技信息产业技术.,开展
6、石墨烯相关研究,重点支持石墨烯晶体管、能量存储、超级电容器、生物技术等领域。当前,美国石墨烯产业布局呈现多元化,并且产业链相对完整,基本覆盖了从制备到应用研究、产品、下游应用的整个环节,科研院所与企业关系较为密切,科技成果转化速率也更快。美国涉及石墨烯的企业不仅有诸如、英特尔、波音、福特等研发实力强劲的大型企业,还有像美国纳米技术仪器公司、沃尔贝克公司等以石墨烯为核心业务的中小型企业,他们对美国的石墨烯技术产生了深远的影响。同时,美国是当前全球石墨烯领域唯一有军队、国防部高程度支持研发与推广的国家,其能源部、国防部、空军科研办公室、太空总署等多次出台政策与资金支持石墨烯研究。()欧盟。欧盟的石
7、墨烯研究起步早且系统性强,并将石墨烯研究提升到战略高度,资金支持力度大,基础研究扎实。但是,由于涉及下游应用的企业较少,产业化进程推进较慢。欧盟自 年将石墨烯列为“未来新兴技术旗舰项目”之一,计划 年内提供 亿欧元资助,旨在把石墨烯和其他二维材料从实验室推向社会,促进产业革命和经济增长。项目参与的企业主要包括空客、菲亚特克莱斯勒汽车、汉莎技术公司、西门子和 等,重点支持石墨烯在、射频识别、可穿戴柔性电源、化学传感器、太阳能发电、高能电池、水过滤、遥感、生物传感器、骨骼修复、大尺寸半导体等领域的应用。()英国。作为石墨烯的“诞生地”,英国在石墨烯的基础研发方面居于全球领先地位,但从事商业开发的石
8、墨烯企业较少。为加快英国石墨烯产业的研发及应用,英国政府也投入巨资加快石墨烯产业发展,主要围绕曼彻斯特大学进行,先后在曼彻斯特大学成立了国家石墨烯研究院及石墨烯工程创新中心,以加速石墨烯的基础研究及应用开发。目前,该创新中心已经建成并投入使用,与 、石墨烯工业公司、公司建立合作,以开发石墨烯及其应用产品。此外剑桥石墨烯研究中心同曼大国家石墨烯研究院一样是英国石墨烯协同创新组织的一部分,定位是工程创新中心,主要任务是桥接学界和工业界,推动石墨烯及 材料的产业化,促进应用科研成果的市场化进程,重点强调 材料相关的应用。()韩国。韩国石墨烯产业产学研结合紧密,在基础研究和产业化方面发展较为均衡,整体
9、发展速度较快。政府层面,韩国政府通过资金支持、整合研究力量等多方面加大支持力度;研究层面,韩国成均馆大学、韩国科学技术院等均在石墨烯研究方面拥有较强的实力;企业层面,主要以韩国三星集团和 公司为主,投入了巨大研发力量保证石墨烯应用于柔性显示、触摸屏以及芯片领域的国际领先地位。()日本。日本依托良好的碳材料产业基础,是全球最先进行石墨烯研究的国家之一,整体发展较为全面。包括日本东北大学、东京大学、名古屋大学等在内的多所大学,以及日立、索尼、东芝等众多企业都投入大量资金和人力从事石墨烯的基础研究及应用开发,研究重点主要集中在石墨烯薄膜、新能源电池、半导体、复合材料和导电材料等领域。常州市武进区石墨
10、烯产业发展现状.发展起步早 武进是全国最早提出发展石墨烯产业的地区,年成立江南石墨烯研究院,是全球首个石墨烯应用开发和研究机构;年,常州二维碳素就率先发布了全球首款石墨烯电容式触摸屏;年,常州二维碳素建成了全球首条 万平方米石墨烯透明导电薄膜生产线,常州第六元素建成了全球首条年产 氧化石墨烯 石墨烯粉体生产线;年,第六元素和二维碳素先后登陆新三板,成为全国最早一批石墨烯上市企业;年常州石墨烯科技产业园获批全国唯一的国家石墨烯高新技术产业化基地;年西太湖获批建设全国首个石墨烯特色小镇;年,江南石墨烯研究院作为集群发展促进机构申报的常州新型碳材料先进制造业集群入围国家队。.培育企业多 武进以西太湖
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