英國的石墨烯戰(zhàn)略
作為石墨烯的發(fā)現(xiàn)國,英國已將其確定為國家創(chuàng)新戰(zhàn)略的重要新興技術(shù)之一,充分利用天時、地利、人和,力爭成為世界領先的石墨烯研發(fā)和制造基地。
2011年,英國政府宣布投入5000萬英鎊支持石墨烯研究,包括建立總投資達6100萬英鎊的國家石墨烯研究院;2012年12月,英國政府增撥2150萬英鎊用以資助石墨烯材料應用領域的研究;到了2014年9月,英國又宣布投資6000萬英鎊成立石墨烯工程創(chuàng)新中心,作為國家石墨烯研究院的補充,以期加速石墨烯應用研究和開發(fā)。由此可見,英國致力于石墨烯研發(fā)及商業(yè)化的決心和力度之大,正如英國財政大臣奧斯本所言,英國政府將“致力于確保讓英國的發(fā)現(xiàn)在英國做出名堂來”。
熱門的石墨烯甚至還曾驚動了英國的金融監(jiān)管機構(gòu)。2013年底英國金融市場行為監(jiān)管局(FCA)曾專門就社會上的一些石墨烯投資騙局發(fā)出警告,提醒投資者小心上當。“有些以石墨烯為名的投資機會其實可能壓根兒就與石墨烯毫無關系。”FCA的官員說,石墨烯的巨大市場前景和商業(yè)價值固然有著很強的吸引力,但如何實現(xiàn)工業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)目前仍在探索中,石墨烯不可能很快走向市場。
鑒于石墨烯材料的廣泛應用前景,歐盟也投巨資資助英國的石墨烯市場研發(fā)。2013年1月,曼徹斯特大學石墨烯研究項目獲歐盟委員會總額達10億歐元(按當時匯率約合8.55億英鎊)的“未來新興科技”項目撥款,這筆巨額科研經(jīng)費是歐盟委員會最高金額的研究撥款,將在未來十年內(nèi)陸續(xù)劃撥給曼徹斯特大學。
石墨烯的時代還有多遠
石墨烯發(fā)現(xiàn)十余年來,無論是科技界還是企業(yè)界都對其寄予厚望。然而,科學家們也承認,石墨烯時代還需要等待。諾沃肖洛夫本人也認為,作為一種新材料,石墨烯“前途雖光明,但是道路必曲折”。不僅在技術(shù)上需要克服重大的關鍵環(huán)節(jié),在商業(yè)應用方面也有更新?lián)Q代所需要的投入產(chǎn)出比問題。
實際上,石墨烯的生產(chǎn)仍是一大難關,海姆與諾沃肖洛夫的手工發(fā)現(xiàn)顯然無法實現(xiàn)大工業(yè)的量產(chǎn)。而目前的各種替代制備方式都有各自的局限,要么損失強度,要么成本太高。迄今,科學家都還沒能找到適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)推廣的技術(shù)。石墨烯在電學性能方面也不是沒有缺陷,它和金屬電極的接觸點電阻問題也一直是困擾科學家們的難題。更令人擔憂的是石墨烯的環(huán)境風險,石墨烯被認為對人體可能有毒害風險。當然,很多材料都有毒,本來它們也不是食品原料——但石墨烯有個潛在的風險在于它可能很容易擴散。
面對石墨烯熱潮,諾沃肖洛夫認為不能太夸大其作用。他表示,石墨烯的潛能也許只有在全新的應用領域里才能充分體現(xiàn)。要發(fā)揮其作用,就要在產(chǎn)品開發(fā)設計時就考慮到這種材料的特性。總之,這位發(fā)現(xiàn)者認為,石墨烯不是來顛覆舊材料的,而是來尋找真正屬于它的新平臺的。
多國布局石墨烯研發(fā)
石墨烯大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化尚需時日,研究和創(chuàng)新是法寶。特別是自英國曼徹斯特大學兩位教授安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫因2004年在石墨烯研究方面的杰出成就而榮獲2010年諾貝爾物理學獎后,除英國外,許多國家和地區(qū)對石墨烯研發(fā)的支持力度進一步加強,僅以美國、韓國、中國為例。
美國通過國家自然科學基金等機構(gòu)持續(xù)支持。2006年至2011年間,美國國家自然科學基金會關于石墨烯的資助項目近200項,重點項目包括石墨烯基超級電容材料、石墨烯材料連續(xù)大規(guī)模納米制造等。美國國防部先進研究項目局還于2008年啟動了碳原子射頻應用項目,總投入2200萬美元,開發(fā)超高速、超低功耗石墨烯基射頻電路,即用石墨烯制造計算機芯片和晶體管。2012年,美國IBM公司成功研制出首款由石墨烯圓片制成的集成電路,使石墨烯特殊的電學性能彰顯出應用前景,預示著未來可用石墨烯圓片來替代硅晶片。
韓國產(chǎn)學研合作促進石墨烯商業(yè)化。原韓國知識經(jīng)濟部曾計劃在2012年至2018年向石墨烯領域提供2.5億美元資助,其中1.24億美元用于石墨烯技術(shù)研發(fā),1.26億美元用于石墨烯商業(yè)化應用研究。2013年,韓國產(chǎn)業(yè)通商資源部宣布,將整合韓國科研機構(gòu)與企業(yè)力量推進石墨烯商業(yè)化發(fā)展,41家科研機構(gòu)與6家企業(yè)形成石墨烯聯(lián)盟,政府將在未來6年投入4230萬美元,幫助企業(yè)實現(xiàn)石墨烯的應用產(chǎn)品與相關技術(shù)商業(yè)化,希望以此打造每年約153億美元的市場,形成25家全球領先企業(yè)。
中國政府日益重視石墨烯材料的研發(fā)應用。在石墨烯領域,中國與發(fā)達國家基本同處起跑階段。國家科技重大專項、國家973計劃圍繞“石墨烯宏量可控制備”“石墨烯基電路制造設備、工藝和材料創(chuàng)新”等方向部署了一批重大項目,取得了一批創(chuàng)新成果,國際影響力逐步提升。國家自然科學基金委也投入不菲,2007年至2012年石墨烯研究累計資助經(jīng)費達3.3億元。2012年,工業(yè)和信息化部把石墨烯列入《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》。地方政府對石墨烯產(chǎn)業(yè)的興趣也日益升溫,寧波、常州、無錫、青島、重慶等地紛紛設立石墨烯產(chǎn)業(yè)園區(qū)。中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟于2013年成立,旨在推動石墨烯產(chǎn)業(yè)化。

