壹探|它被称为21世纪"材料之王",山东已在"三点"布局

壹探|它被称为21世纪"材料之王",山东已在"三点"布局


编者按:

今年是改革开放40周年,在这样的历史时刻,中央将新旧动能转换试验先行区这样的历史重任交给山东,是对山东极大的信任,也是千载难逢的发展机遇。

春节后头一个工作日,山东召开新旧动能转换重大工程动员会,并发布《山东省新旧动能转换重大工程实施规划》。规划明确了山东今后要重点发展的“十强”产业,包括新一代信息技术、高端装备、新能源新材料、现代海洋、医疗健康、高端化工、现代高效农业、文化创意、精品旅游、现代金融服务产业。

“十强产业”具有鲜明的山东特色,代表了先进生产力的方向。即日起,齐鲁壹点推出聚焦新旧动能转换特别策划“新动能 山东能”之“十强布局”篇。

此为第六篇,聚焦“新能源新材料产业”之石墨烯。

说起石墨,大多数人都知道:不就是铅笔芯的主要成分嘛!但提到石墨烯,可能十个人里面有九个不知道是什么,事实上,这种比石墨就“多了一个字”的东西,被称为21世纪的“材料之王”,甚至有科学家预言:石墨烯将掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命,“彻底改变21世纪”!

这种只有纳米级别的神奇“物质”,参与的产业已经在山东广为布局,它如此重要,以至于在“新旧动能转换”这个战场上,被列入十强产业之三的“新能源新材料产业”中。

今天小编就来说说,神奇的石墨烯将可能给山东带来哪些产业变革?

“永久牌”遥控器,你想要吗?

4月2日,山东一条关于石墨烯的新闻,引起业内广泛关注:“菏泽启动石墨烯有机太阳能光电子器件生产线”。

这条生产线,主要是生产含有石墨烯成分的太阳能光电子器件,那么这跟普通器件有啥不同呢?值得大书特书吗?

还真值!

举个简单例子。大家都知道普通电视遥控器要用干电池,并且还要不定期更换电池,十分烦人。未来,用上石墨烯有机太阳能电池,就能几乎“一劳永逸”的解决这个问题,专家说了,石墨烯电池使用寿命可达十年之久,这样就跟遥控器的寿命相当了。

菏泽石墨烯有机太阳能光电子器件生产线启动仪式后,参观者在观看用石墨烯OPV供电的电器。

为啥说“几乎”,因为能用十年的遥控器还真不多,除非你家遥控器坏了,否则还真相当于弄了个“永久”遥控器。

有人可能说了,遥控器一年用不了几个电池啊,这种材料的实际价值有那么大吗?

数据来说话。据统计,我国目前每年消耗在遥控器上的碱性干电池,超过20亿支,如果能用石墨烯替代这些电池,不仅大大有利于环境保护,还能节约其他材料,可谓一举多得。

遥控器电池只是石墨烯“小试牛刀”之处,众所周知,未来新能源动力汽车将取代传统的化石燃料动力车,而新能源汽车将没有发动机,取而代之的,是电池。可以说,谁能率先研发出续航能力强,能量消耗少的电池,谁就会在未来的新能源汽车上占得先机。

而拥有优良品质的石墨烯电池,就成为各家攻关的“首选”。

在去年3全全球五大车展之一的日内瓦车展上,就出现了一款新能源汽车品牌——正道汽车,这辆车的最大特色是:“充电10分钟,续航千公里”,可以在几短时间内,充到最大电量。而它最关键的技术就在于目前尚无车企使用的石墨烯技术。

电动汽车电池,也只是石墨烯所涉及的产业的“九牛一毛”。在这个小小的材料背后,隐藏的是无数行业,千亿乃至万亿级别的潜在市场。

那么,为啥石墨烯会有如此神器功效呢?这得从它的结构说起。

“全能型”材料,引导未来产业大变局

石墨烯是一种由碳原子组成的六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料,2004年,英国曼彻斯特大学教授安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功从石墨中分离出石墨烯,仅仅6年后,两个就凭此获得诺贝尔物理学奖。

石墨烯的性质,可以用两个“最”来概括:迄今为止自然界最薄、强度最高的材料,可以被无限拉伸,弯曲到很大角度不断裂,不仅导电率高,而且十分稳定。此外,它的另一个神奇之处在于,“零渗透”,无论是气体,还是液体,都无法渗透进它,可以说是“针插不进、水泼不进”。

正是因为石墨烯具有这些特性,它十分适合做电池,据介绍石墨烯聚碳电池,可用10C的大电流充电,单块充满电只要6分钟,上百块串联在一起充电,10分钟可达95%以上,而且功率密度极高,能达到200W/KG——1000W/KG,相当于目前普通锂电池的3倍以上,当然,续航能力也能达到目前使用的一般电池组电动车的3倍左右。

另外,石墨烯的特性还有很多。

比如,具有超强吸附性,可用于海水淡化、污水处理等领域;它又几乎是完全透明的,具有非常好的透光性,适合作为透明电子产品原料,此外它还是极好的耐火材料,等等。

可以说,从天到底,从水到火,石墨烯都有着广阔的发展前景。

正因为石墨烯如此重要,2016年全国两会期间,它就成为“明星材料”,2017年4月,科技部印发的“十三五材料创新专项”规划中,石墨烯等材料也被列为重点发展对象。

国际上,德国、日本、瑞士、美国等国家高端石墨深加工企业遍布,这些国家的石墨深加工技术已经相当成熟,基本垄断了石墨深加工的先进技术和知识产权,

可以说,对这种能主导未来产业格局的“全能型”材料,谁都不会错过。

石墨烯材料产品。

三点布局,一线展开,山东要发力石墨烯产业

国内外如此重视,山东也没闲着。

其实,早在2014年,山东首条石墨烯产业化生产线就在济宁正式投产,一期工程可满足年产2-3吨的石墨烯粉体即原材料的产能需求。

2016年1月,青岛华高墨烯科技股份有限公司登陆新三板,成为国内第三家以石墨烯产品为主营业务的上市公司。

据了解,华高墨烯主要面向海洋与军工两大领域,致力于复合材料、安全防护、环境工程等方向上石墨烯的技术与产品研发。当年9月,华高墨烯与森麒麟轮胎合作开发的世界首条石墨烯导静电轮胎智能化生产线正式投产运行,成为新材料领域又一令世界瞩目的大事件。

而最近的一例,就是本文开头提到的菏泽国内首条石墨烯有机太阳能光电子器件生产线的投产,据介绍,该项目打破了以往石墨烯无法批量生产、价格高昂、导致原料供应不足的瓶颈。新产品在国内太阳能电池的基础上加入石墨烯原料,具有超轻、超薄、可弯曲、柔韧性好、适应能力强等一系列优势,可利用太阳光、室内光线及一切可见光进行发电,可大量应用于遥控器、激光笔、充电宝等室内电子产品。

山东发展石墨烯产业具有得天独厚的优势:青岛是全国天然石墨三大主产地之一,储量约占全国的22%,年产量约占全国的1/3,且出产以工业价值最大的鳞片石墨为主。

凭借这一优势以及政府的重视和推动,青岛产业目前已经处在全国第一梯队。

除了青岛外,山东济宁,济南等地也已经布局石墨烯产业的研发基地并组建了山东石墨烯产业技术创新战略联盟和山东石墨烯产业知识产权保护战略联盟,形成三点布局、一线展开、组团发展的框架,为打造高端材料产业奠定了坚实基础。

西部控股百亿级石墨烯项目正式落地山东济宁开发区

未来:政策助力,剑指高端“全面爆发”

今年2月的《山东省新旧动能转换重大工程实施规划》中,作为一项新材料,石墨烯被列入十强产业第三位的“新能源新材料”之中,并被单列出来,进行重点布局:“推进石墨烯特色资源高质化利用,加强专用工艺和技术研发,打造济南、青岛、潍坊、济宁、威海、菏泽等石墨烯研发生产基地。”

可以说,石墨烯产业在山东已是“如箭在弦”,蓄势待发。

当然,从国内石墨烯发展的历史来看,虽然石墨烯在新型储能材料上具有独特的优势和巨大的潜力,在新能源领域应用前景非常广阔,但目前仍处于初级阶段,应循序渐进、脚踏实地地予以推进,不应急于求成。同时,我国目前在石墨烯基础研究方面着力较多,应用方面有待提高。

但无论如何,作为21世纪最被“期待的材料”,石墨烯面临着难得的发展机遇,现在正处于产业化应用的前夜,与新能源结合,一定有光明的未来。

而作为全国石墨烯重要布局点,有丰富的资源“坐镇”,又有政府的强力推动,可以想见未来山东石墨烯产业未来必将获得大发展。

(齐鲁晚报·齐鲁壹点记者 刘志浩 黄翔)




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