被市場(chǎng)上稱為“新材料之王”的石墨烯，在減碳方面有了新突破。
近期，有研究結(jié)果表明，在汽車上使用石墨烯潤(rùn)滑油可以節(jié)能5%――15%，采用石墨烯技術(shù)制備的發(fā)熱體，可以節(jié)能25%以上。2021年，中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)有望超過(guò)260億元，在石墨烯的復(fù)合材料應(yīng)用上，目前已具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)。但快速發(fā)展的同時(shí)，石墨烯產(chǎn)業(yè)也面臨著許多“成長(zhǎng)的煩惱”，需要解決市場(chǎng)的接受度不高、下游應(yīng)用企業(yè)參與度低等多方面的問(wèn)題。
石墨烯行業(yè)前景廣闊
據(jù)了解，石墨烯是一種以sp雜化連接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的新材料，具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景。2004年，英國(guó)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，用微機(jī)械剝離法從石墨中分離出石墨烯，這一革命性的材料正式被發(fā)現(xiàn)，兩人共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
9月7日，在2021年服貿(mào)會(huì)石墨烯新材料助力“雙碳目標(biāo)”國(guó)際論壇上，石墨烯之父康斯坦丁·諾沃肖洛夫表示，石墨烯是最簡(jiǎn)單的一種碳結(jié)構(gòu)，但是物理、化學(xué)性質(zhì)很豐富，它的硬度很高，韌性、延展性、滲透性很好，可以通過(guò)化學(xué)改性與多種材料有機(jī)結(jié)合，形成前所未有新材料，目前有很多前沿專家都在做石墨烯領(lǐng)域的應(yīng)用和探索。
康斯坦丁·諾沃肖洛夫介紹，我們將石墨烯加入到車身材料中，可以提高它的噪音吸收水平;將石墨烯加入輪胎材料，可以提高輪胎的強(qiáng)度，取代之前的炭黑材料;石墨烯在潤(rùn)滑劑方面的發(fā)展相當(dāng)迅速，目前已經(jīng)有成熟的產(chǎn)品;石墨烯可以應(yīng)用到電子領(lǐng)域，目前華為的高端機(jī)型已經(jīng)開(kāi)始使用石墨烯導(dǎo)熱膜來(lái)幫助屏幕散熱;應(yīng)用到生物制劑方面，石墨烯還可以幫助藥物的吸收。
隨著技術(shù)的進(jìn)步，中國(guó)的石墨烯產(chǎn)業(yè)規(guī)模越來(lái)越大。中商產(chǎn)業(yè)研究院報(bào)告顯示，我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模逐年增長(zhǎng)，由2016年40億元增至2020年230億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為54.9%，預(yù)計(jì)2021年我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)265億元。
北京先進(jìn)碳材料產(chǎn)業(yè)促進(jìn)會(huì)副理事長(zhǎng)兼秘書(shū)長(zhǎng)，中潤(rùn)超油(北京)科技發(fā)展有限公司董事長(zhǎng)劉瑋表示，石墨烯是改變世界的新材料，未來(lái)可能很多東西都離不開(kāi)它，中國(guó)在石墨烯領(lǐng)域論文數(shù)量占世界一半以上，有好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、資金基礎(chǔ)、人才基礎(chǔ)，中國(guó)的市場(chǎng)很大，又是制造業(yè)大國(guó)，有很多民營(yíng)企業(yè)參與到石墨烯產(chǎn)業(yè)當(dāng)中來(lái)。雖然中國(guó)在芯片、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域跟發(fā)達(dá)國(guó)家有一定差距，但在石墨烯復(fù)合材料應(yīng)用上，中國(guó)已經(jīng)具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，尤其是北京石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心具有較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
北京綠能嘉業(yè)新能源有限公司董事長(zhǎng)王敏表示，做石墨烯產(chǎn)業(yè)要深扎下來(lái)，找到行業(yè)痛點(diǎn)，石墨烯在碳達(dá)峰、碳中和方面會(huì)發(fā)揮很大的作用，但我們要找到新材料真正的應(yīng)用場(chǎng)景。在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方面，要有“產(chǎn)業(yè)+”的整體思維，可以將新材料、人工智能、5G等加進(jìn)去，形成一個(gè)整體的解決方案。
石墨烯應(yīng)用助力碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)
石墨烯產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，從應(yīng)用效果來(lái)看，石墨烯產(chǎn)品在客觀上還有助于我國(guó)雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。國(guó)家氣候變化專家委員會(huì)主任、科技部原副部長(zhǎng)、原國(guó)務(wù)院參事劉燕華在上述論壇上表示，石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)是近十年來(lái)備受關(guān)注的新興產(chǎn)業(yè)，從目前情況來(lái)看，石墨烯用作建筑材料的添加劑，可以助力綠色建筑，石墨烯用于電池材料可以增加儲(chǔ)能，用于地暖可以增進(jìn)節(jié)能，用于服裝可以更加保暖，用作高排放的替代性產(chǎn)品，可以減少碳排放。
劉燕華表示，碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，是轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提質(zhì)增效的社會(huì)經(jīng)濟(jì)大轉(zhuǎn)型的必要途徑，降低空氣中二氧化碳的含量，主要有三種解決辦法，包括減排、碳匯、CCUS(碳捕獲、利用與封存)。石墨烯復(fù)合材料有助于造福于經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的碳利用技術(shù)發(fā)展，是人類智慧的產(chǎn)物。
“石墨烯作為材料中的王者，在實(shí)現(xiàn)碳中和的主要技術(shù)方向中有巨大的應(yīng)用潛力”，王敏表示，隨著碳中和戰(zhàn)略的實(shí)施，石墨烯產(chǎn)業(yè)有望迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇。綠能嘉業(yè)在石墨烯發(fā)熱體多產(chǎn)品復(fù)合技術(shù)方面有所突破，采用石墨烯碳納米技術(shù)制備的發(fā)熱體，與不同載體制備成電熱膜、電加熱壁畫(huà)，電加熱布、電加熱墻紙，以及石墨烯可控光熱數(shù)字大棚等，與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比更為環(huán)保安全，綜合來(lái)看可以實(shí)現(xiàn)25%以上的節(jié)能效果。
我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)在潤(rùn)滑油應(yīng)用領(lǐng)域也起到了節(jié)能降碳的作用。劉瑋提到，石墨烯作為21世紀(jì)戰(zhàn)略新興材料，有著無(wú)與倫比的特性和發(fā)展?jié)摿?，華墨石墨烯系列潤(rùn)滑油能夠滿足復(fù)雜工況和環(huán)境，產(chǎn)品在抗磨減摩、磨痕自動(dòng)修復(fù)等性能技術(shù)指標(biāo)遠(yuǎn)超傳統(tǒng)潤(rùn)滑油，尤其在風(fēng)電、建材、工程機(jī)械、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的節(jié)能降碳方面有突出表現(xiàn)，比如在汽車上使用華墨石墨烯潤(rùn)滑油的話，節(jié)能效果可以達(dá)到5%――15%。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨“成長(zhǎng)煩惱”
實(shí)際上，石墨烯從被發(fā)現(xiàn)至今僅有不到20年的時(shí)間，石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍然處于初級(jí)階段，新產(chǎn)品、新應(yīng)用層出不窮，但仍然面臨許多“成長(zhǎng)的煩惱”。
在談到目前石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形勢(shì)時(shí)，劉瑋表示，“目前最大的制約因素就是市場(chǎng)，好東西要讓更多的人知道，目前市場(chǎng)的接受度有待提升，畢竟這是個(gè)新產(chǎn)品，需要去不斷驗(yàn)證，我們國(guó)家對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)出臺(tái)了很多支持政策，相信隨著技術(shù)的發(fā)展，人們會(huì)對(duì)石墨烯產(chǎn)品的認(rèn)可度會(huì)不斷提高。”
王敏也指出了石墨烯行業(yè)目前存在的三大問(wèn)題：第一，關(guān)鍵技術(shù)未突破，制約下游大規(guī)模應(yīng)用。石墨烯在規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)、工藝裝備等方面均取得重大進(jìn)展，在保證石墨烯結(jié)構(gòu)完整的情況下，如何提高粉體材料與基體材料間的相容性、均勻分散性，仍然是制約石墨烯下游大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題。
第二，以材料生產(chǎn)企業(yè)為主導(dǎo)，下游應(yīng)用企業(yè)參與度低。受制于部分關(guān)鍵技術(shù)未突破、生產(chǎn)成本高、應(yīng)用效果不確定等因素，下游應(yīng)用企業(yè)普遍呈觀望態(tài)度，參與度偏低。
第三，標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)體系不完善，產(chǎn)品魚(yú)龍混雜。由于缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，市場(chǎng)上每種材料品種差異較大、等級(jí)規(guī)格、命名規(guī)則不一。目前對(duì)石墨烯產(chǎn)品沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來(lái)區(qū)分材料質(zhì)量的好壞，且檢測(cè)手段僅對(duì)來(lái)樣原料當(dāng)時(shí)的狀態(tài)負(fù)責(zé)，造成市場(chǎng)上各說(shuō)各話，產(chǎn)品魚(yú)龍混雜。
針對(duì)石墨烯的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，在上述論壇上，北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院(國(guó)家石墨烯材料產(chǎn)業(yè)計(jì)量測(cè)試中心)、北京石墨烯技術(shù)研究院、北京先進(jìn)碳材料產(chǎn)業(yè)促進(jìn)會(huì)、中國(guó)石油蘭州潤(rùn)滑油研究開(kāi)發(fā)中心、中潤(rùn)超油(北京)科技發(fā)展有限公司、北京創(chuàng)新愛(ài)尚家科技股份有限公司共同宣布，幾家機(jī)構(gòu)和企業(yè)將聯(lián)合進(jìn)行先進(jìn)石墨烯潤(rùn)滑材料、石墨烯熱管理材料標(biāo)準(zhǔn)編制，或?qū)⑻钛a(bǔ)石墨烯潤(rùn)滑材料與熱管理材料有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的空白，有利于規(guī)范行業(yè)發(fā)展和新技術(shù)應(yīng)用落地。
