科创新探索｜上海打造石墨烯功能型平台:有了"神奇材料" 还要抢产业化先机

图说：通过原子力显微镜检测出的石墨烯图像　来源／视觉中国

　　薄如蝉翼，却力大无比！在奇妙的物理世界里，将一层薄得只有原子厚度的碳原子平铺，就能构成了一种名叫“石墨烯”的二维晶体材料。它可是一位超越传统材料的“大力王”——断裂强度比最好的钢材还要高200倍左右；可以承受超过自身百万倍重量的压力；拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。

　　在荣获2010年诺贝尔物理学奖之后，它快速走出实验室。成为新材料产业的“金钥匙”。为此，上海在科创中心建设的“四梁八柱”中埋下一颗石墨烯“种子”，着力打造上海石墨烯产业技术功能型平台，破解石墨烯从基础研究到产业化难题，力争掌握前沿新材料科技创新的“金刚钻”。

　　“黑金” 量产遇阻

　　据估计，全球每年因腐蚀报废的金属设备占其产量的30%，除回收的部分外，还有10%的钢铁一去不复返。在上海石墨烯产业技术功能型平台，来自上海理工大学的杨俊和团队，正在研发转化一种石墨烯防腐涂料：利用石墨烯的高度防腐性，它能使远洋舰船一次涂装，反复使用不生锈，大大提高船舶的安全系数，降低了涂装维护成本。

　　石墨烯从实验室走向产业应用，被形象地称为“黑金”。除了作为金属材料“添加剂”，石墨烯还能用来生产未来的超级计算机。另外，石墨烯只吸收2.3%的光，看上去几乎是完全透明的，这使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。

　　虽然，全球产业和投资界都十分看好石墨烯，不过还没有哪一个国家拿出像样的石墨烯产品。瓶颈就在于量产。几乎所有的石墨烯团队都面临同一个问题：如何制备？石墨烯价格高达5000元/克，是黄金价格的数十倍，如果不能把价格降下来，大规模推广几无可能。正在建设中的上海科创中心瞄准了这项未来科技发展中难啃的“硬骨头”，致力于解决石墨烯产业化中的共性技术问题。

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　　“四梁八柱”之一

　　作为上海科创中心建设基本框架的“四梁八柱”，其顶层是张江综合性国家科学中心，“中间体”就是研发与转化功能型平台。到2020年，上海将培育形成约30家研发与转化功能型平台，研发其共性关键技术，并通过产业链上下游对接推动科技成果转化，形成产业影响力和区域辐射力。目前，上海已规划首批18个平台，石墨烯功能型平台是其中之一。

　　上海石墨烯产业技术功能型平台董事长孟岩博士告诉记者，平台由市科委和宝山区政府联合打造，采用市场化运作模式，由上海超碳石墨烯产业技术有限公司运营。自去年成立以来，分别与上海理工大学、中国科学院上海微系统与信息技术研究所、上海第二工业大学的科研团队签约，启动石墨烯防腐涂料、石墨烯导电剂浆料、石墨烯导热硅脂3个实验室成果的中试项目。根据协议，平台为科研团队提供场地、设备、工程人员、资金、产学研合作牵线等支持。如果中试成功并进入产业化阶段，双方按一定比例分配收益；如果失败，中试费用全部由平台承担。

　　“随着溶剂型涂料逐步退出市场，石墨烯防腐涂料有很大的市场空间。”孟岩说，我国政府已出台政策，鼓励用水性涂料替代溶剂型涂料。然而，目前市场上的水性涂料防腐性能较差，给实际替代造成了困难。上海理工大学团队经过5年实验室研发的防腐性能石墨烯材料，进入平台后完成中试，终于部分攻克了量产难题，让这套工艺技术进入了工厂。

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　　平台穿针引线

　　除了鼓励高校院所团队“跨前一步”走进平台，平台也在积极吸引企业“上前一步”，响应高校院的中试转化需求。正在产业化的石墨烯导电剂浆料项目，是一种理想的储能材料。中科院上海微系统所研究员丁古巧将实验室成果带到功能型平台后，经过中试，很快实现了日产50公斤导电剂浆料的能力。经过平台穿针引线，中试产品与上海航天电源技术有限责任公司匹配成功，为某款产品定制化开发导电剂，将锂电池的容量提升了43％。不久的将来，使用石墨烯材料的新型锂离子电池、超级电容器还有望推向市场。

　　“促进科技成果转化，不能光靠科学家兴趣驱动，企业需求导向也很重要。”孟岩说，“希望更多的企业和基础科研可以通过我们平台，突破中试，走向量产。”与此同时，石墨烯功能型平台的功能也在不断扩充过程中，在中试研发基地的基础上，将进一步增加石墨烯应用技术中试的范围和能力，并即将建设创新实验室和分析检测中心，瞄准具有颠覆性的前瞻性技术，研发石墨烯及其应用产品的创新检测方法、检测设备等。   

　　新民晚报记者 马亚宁