中国石墨烯产业的开放创新

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近年来，我国对石墨烯材料的重视程度日益提高。2007-2013年间，中国国家自然科学基金关于石墨烯的资助项目达到了1096项。随着国际石墨烯研究和工业化开发的进程，国内石墨烯研究和产业化进程逐渐展开，且在主要研究领域均有涉猎，整体接近国外先进水平，部分领域可处于领先水平并掌握了自主知识产权。据不完全统计，目前全国有80多所国内一流大学涉足石墨烯研究。而2014年-2016年关于石墨烯的相关国家政策多达10余项。
2014年10月23日，国家发改委、财政部、工信部联合发布了《关键材料升级换代工程实施方案》，该方案提出到2016年要实现20种左右的重点新材料的批量稳定生产和规模应用，石墨烯位列其中。这标志着石墨烯开始进入产业化应用阶段。

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2016年5月，工业和信息化部原材料工业司在北京组织召开石墨烯产业发展座谈会，会议凝练了2016-2017年石墨烯产业化推进重点，提出了促进产业发展的措施建议；5月19日，中共中央、国务院印发了《国家创新驱动发展战略纲要》，提出发挥纳米、石墨烯等技术对新材料产业发展的引领作用。

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2016年5月，国家发展改革委、工业和信息化部组织实施《制造业升级重大工程包》，其中涉及重点发展3D打印材料、石墨烯、超材料等前沿材料，加快创新成果转化与典型应用；工信部网站公布了《建材工业鼓励推广应用的技术和产品目录(2016-2017年本)》，其中有2项涉及石墨烯，分别为石墨烯粉体、石墨烯重防腐涂料。

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2016年6 月，科技部公示了国家质量基础的共性技术研究与应用重点专项拟进入审核环节的2016年度项目信息，石墨烯等碳基纳米材料 NQI 技术研究集成与应用项目在列其中。
2016年6月下旬，黑龙江省出台石墨烯产业三年专项行动计划(2016—2018年)，计划提出，在两年时间里，培育和支持10家具有一定规模的石墨烯高新技术企业，组建黑龙江省石墨烯协同创新中心，建立石墨烯产品首批次应用示范风险补偿机制，力争突破石墨新材料产业前沿技术。

其中一些数据来源《2016全球石墨烯产业研究报告》。2017年的产研报告彩页入刊正在征集中......

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2016年7月，科技部高技术中心对外发布了，国家重点研发计划5个重点专项的2016年度项目布局，进行公示。其中包括“纳米科技”重点专项，“量子调控与量子信息”重点专项，“大科学装置前沿研究”重点专项，“蛋白质机器与生命过程调控”重点专项，以及“全球变化及应对”重点专项。
这是继“战略性先进电子材料”和“重点基础材料技术提升与产业化”两个重点专项之后，新材料领域的第三个公布的重点专项。“纳米科技”重点专项2016年共涉及43个项目，支持6亿资金。重点布局新型纳米制备与加工技术，纳米表征与标准，纳米生物医药，纳米信息材料与器件，能源纳米材料与技术，环境纳米材料与技术，纳米科技重大问题等领域。其中和石墨烯和二维材料，以及纳米碳材料直接相关的项目共有6个。
受利好政策以及对石墨烯前景看好等因素拉动，中国生产商正通过增资扩能，并积极与高校、下游生产商合作等方式加快其石墨烯产业布局。石墨烯产业即将进入快速成长期，未来 5－10 年，导电添加剂、防腐涂料、触摸屏等低端应用领域的产业化将趋于成熟，超级电容、传感器、电子芯片等中高端领域也将逐渐进入产业化，石墨烯产业将进入快速成长期，市场空间将快速扩大。
中国蕴藏着石墨烯应用的巨大市场空间，已为全球所有石墨烯研发机构、企业所共识。由此，加强同中国企业的合作，开拓中国市场成为热点话题。
而9月24日-26日即将在南京举行的“2017中国国际石墨烯创新大会”，将成为我国石墨烯产业迎接世界的一个有效契机。

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Dusan Losic，教授、澳大利亚阿德莱德大学石墨烯研究中心主任，澳大利亚石墨烯研究领军人物。目前，以石墨烯中心为核心，阿德莱德大学已经联合澳大利亚其他四所著名科研机构及七家企业，组建了覆盖全国的合作研发平台，积极推动科研成果的产业化进程。
Dusan Losic教授的团队研究涵盖了石墨烯化学、材料科学、工程学、生物学、纳米应用医药学等多个学科，以及新纳米材料的研究工艺和设备，旨在解决健康、环境和农业等方面的现实问题。
他们开发的石墨烯绿色制备技术，从天然石墨和石墨浓缩物中提取石墨烯，与其他基于化学的方法相比，质量更好、缺陷率更低；可以更加充分地发挥石墨烯材料的优异性能，使这种新材料的市场化应用更容易实现。
他们开发的石墨烯防火涂料，直接喷涂到防火表面达到阻燃效果。可广泛应用在公共防火、建筑物、交通运输、电子电器、家具家电等领域。他们制备的石墨烯－碳纳米管气凝胶，具有3D交联网络结构，可用于海洋的溢油清除、海水淡化、污水处理等领域，在环保方面具有广泛的应用前景。
基于Dusan Losic教授在石墨烯应用方面拥有多项适合在中国推广的产业化技术，2017中国国际石墨烯创新大会组委会邀请他做大会邀请报告，与大家分享他在技术研发方面取得的成果。Dusan Losic教授也希望借助于大会的平台，同更多的中国企业家建立合作，为中国石墨烯产业发展贡献力量。敬请关注！
注：本文由中国石墨烯产业技术创新战略联盟原创，转载请注明出处！

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2017中国国际石墨烯创新大会组委会特邀报告大咖
Andrea C. Ferrari，英国剑桥大学工程系和纳米科学中心纳米技术教授、纳米材料和光谱课题组组长。他还是剑桥石墨烯研究中心创始人兼主任，该中心于2013年建立，获英国工程和物理科学研究委员会1200万英镑投资。
Ferrari教授是上届欧盟石墨烯旗舰计划执行委员会主席，现为石墨烯旗舰计划首席科技官兼管理部主席，负责为旗舰计划所有项目及相关利益者提供有效的管理和合法业务，同时兼任第八工作组-光子和光电子组副组长。此外，他还集剑桥Pembroke学院研究员、英国皇家学会Wolfson研究奖获得者、美国物理学会会员、物理研究所研究员等多重身份于一身。
Ferrari教授的研究包括纳米材料的生长、建模、表征及器件等多个领域，具体涉及到传感器、光电子、光子器件、电子器件、储能器件、生物技术与医药。目前，主要从事石墨烯、碳纳米管、类金刚石碳和纳米线在电子和光子器件方向的应用研究。
其团队开发的石墨烯液相剥离技术，可将石墨原材料近乎100%的转化为石墨烯微片，用于导电油墨等领域，既避免了离心的需要，又可以缩短生产可用油墨的时间。这种低成本、高浓度的石墨烯导电油墨非常适于丝网印刷技术，在柔性电子器件、新型储能设备、复合材料及涂料等领域具有广阔的市场化应用前景。同时，该技术还可用于其他二维材料的制备，有助于完善整个二维材料的产品线，并满足各种应用需求。
他们开发的石墨烯高精度新型红外探测器，是目前具有最高温度灵敏度的石墨烯非制冷热探测器，它的诞生为高性能红外成像和光谱铺平了道路。应用在安保检查方面，可大大提高安检准确性。
他们开发的石墨烯改性的硅基光电器件，即使与现有最先进的硅基光电器件相比，也能够大大降低能耗。这项技术的应用，将对物联网的实现产生至关重要的作用。
他们开发的新型光纤激光器，可以持续发出只有微小波长的脉冲，可用于超快光谱和激光手术。
基于Ferrari教授在石墨烯应用方面拥有多项适合在中国推广的产业化技术，以及团队超强的项目管理能力和丰富的管理经验，2017中国国际石墨烯创新大会组委会特邀请他做报告，与大家面对面分享剑桥石墨烯中心近期的科研成果和研究心得。Ferrari教授也希望借助大会的平台，与国内机构展开积极合作，为中国石墨烯产业发展贡献力量。敬请关注！
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jinzechengqi 发表于 2017-5-11 19:12
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9月24日-26日即将在南京举行的“2017中国国际石墨烯创新大会”等待您的参与

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9月24日-26日即将在南京举行的“2017中国国际石墨烯创新大会”，将成为我国石墨烯产业迎接世界的一个有效契机。
众所周知，中国石墨烯产业技术创新战略联盟分别于2014年在宁波、2015年和2016年在青岛成功举办了三届“中国国际石墨烯创新大会”。三届大会分别吸引了30多个国家和地区的400多家单位1000多人、23个国家600多家单位1500多人、30多个国家和地区的600多家单位2000多人参与，向世界展示了代表中国石墨烯产业顶级发展水平的成果，学习和吸收了国际石墨烯产业优秀发展经验，形成了属于自己的区域创新国际化交流平台。
“2017中国国际石墨烯创新大会”规模将超过2000人，大会拟设立三大分会，分别为石墨烯及二维材料前沿研究、石墨烯新兴产业、石墨烯在传统产业应用；涉及到的议题包括：基础研究，以及未来三年内可能产业化并形成新的高新技术增长点的研究工作，如：石墨烯在金属复合材料、纤维及织物、非纺织纤维、防腐涂料、导电油墨、橡胶复合材料、导热/导电塑料、建筑材料、柔性电子及可穿戴、医用、环保、太阳能电池、燃料电池、催化剂、锂离子电池、超级电容器、热管理器件、散热等领域的应用，以及规模化制备技术、薄膜大面积、连续化制备技术、石墨烯及其他新型碳材料的制备和表征、高频电子、光电子器件、传感器、类石墨烯二维材料、石墨烯的模拟计算及非传统应用等。
大会还将设立三大专题论坛，分别为石墨烯国际合作、石墨烯检测评价及标准、石墨烯应用示范基地。涉及到的议题包括：具有产业化前景的项目，石墨烯的检测方法、技术，石墨烯的评价，石墨烯标准等内容，以及国家对石墨烯应用示范基地的政策扶持，创新服务平台的建设，各基地建设经验交流等。同时还有新产品发布及学术海报展示。
此外，2017年大会将给予青年科学家更多的机会，鼓励青年学者、学生等踊跃参加，优秀海报奖项将增加至总数的20%。还有，凡是学生提交的海报摘要，经学术委员会评审采用后，该学生即可免费参会！

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2017中国国际石墨烯创新大会组委会特邀报告大咖
　　Frank Koppens， 教授、西班牙光子科学研究所（ICFO）项目组长，分别于2012年和2016年获得欧盟最高研究奖项——欧洲研究委员会奖，发表论文40多篇（H指数为30），引用指数超过6500。
　　Koppens 教授是上一届石墨烯旗舰计划光电组的共同领导人，目前任电子与光电子集成部副部长，负责主持协调第八工作组光子与光电子的主要工作。他还担任本届石墨烯旗舰计划战略咨询理事会秘书。
　　其领导的纳米光电小组专注于新型光电和等离子体材料的研究与开发，以及传感设备在光电探测、红外成像、功率转换和纳米光处理交换方面的应用。具体课题涉及到：石墨烯与量子点混合体系的光电研究、纳米光子学和量子光学领域传感技术、高性能光电传感器、石墨烯光晶体管、石墨量子纳米力学研究等。
　　Koppens 教授的团队研发的柔性半透明健康监测传感器，可通过外形设计与皮肤达到最佳接触，从而确保监控的准确稳定。该器件功耗低，携带方便，可以随时随地对人体健康进行实时检测，它的应用将对健康监测、家庭医疗、养老等领域产生巨大影响。
　　他们开发的基于CMOS的紫外-可见-红外光成像传感器，以量子点／石墨烯技术为基础，与硅CMOS读出电路单片集成，可实现高灵敏度、高解析度、超高增益和响应度的成像效果。该技术的应用，将大力推动汽车夜视成像、医疗红外成像、智能手机成像、安全检测、食品检验等技术的进步。
　　他们开发的石墨烯改性光子探测器，将硫化铅量子点与石墨烯结合，表现出非常高的导电性和极其灵敏的信号响应速度，该项技术的应用，将促进超灵敏光子探测器的研究发展。

基于Koppens 教授在石墨烯应用方面拥有多项适合在中国推广的产业化技术，2017中国国际石墨烯创新大会组委会特邀请他做报告，与大家分享西班牙光子科学研究所（ICFO）近期的科研成果。Koppens 教授也希望借助大会的平台，与国内机构展开积极合作，并与CVD石墨烯薄膜供应商建立良好的合作关系，为中国乃至全球的石墨烯产业发展贡献力量。敬请关注！
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石墨烯在铅酸电池行业发展分析（一）
一、铅酸电池简介
铅酸蓄电池是发展历史最为悠久的二次电池，是世界上第一个商业化应用的可再充电池，自 1859 年法国物理学家 Gaston Plante（普兰特）发明以来，已经历了 150多年的发展历程。铅酸蓄电池已经发展成为世界上产量最大的电池产品，生产量占电池行业总量的 50%，占充电电池的 70%，即便是欧美日等世界上最发达的国家和地区，至今也仍大量生产和使用铅酸蓄电池。铅酸电池的电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。分为排气式蓄电池和免维护铅酸电池。
电池主要由管式正极板、负极板、电解液、隔板、电池槽、电池盖、极柱、注液盖等组成。排气式蓄电池的电极是由铅和铅的氧化物构成，电解液是硫酸的水溶液。主要优点是电压稳定、价格便宜；缺点是比能低(即每公斤蓄电池存储的电能)、使用寿命短和日常维护频繁。老式普通蓄电池一般寿命在2年左右，而且需定期检查电解液的高度并添加蒸馏水。不过随着科技的发展，铅酸蓄电池的寿命变得更长而且维护也更简单了。

图 铅酸电池结构示意图
铅酸蓄电池由于其安全稳定、性价比高等优点，在电池领域占据较高的市场份额，并被广泛应用于汽车启动、通信领域、动力电池与储能电池等领域。有分析认为，铅酸蓄电池将在行业不断升级和下游需求扩大双重驱动下，保持一定增长幅度，未来10年内铅酸蓄电池仍将是电池市场的主流。
铅酸蓄电池行业是典型的高耗能、高污染行业，生产过程中，电能消耗很高，也会带来铅尘、铅烟、酸性含铅废水、酸雾、废渣等排放。全球铅酸蓄电池生产重心由发达国家不断转移至发展中国家。中国占全球铅酸电池产量比重，已从2010年的35%上升至2015年42%，中国铅酸电池产业发展情况对全球具有重大影响。
2015年全球铅酸蓄电池需求为49482万KVA，同比增长3.5%，中国需求增速放缓，全球除中国以外地区保持2-3%左右的平均增幅。随着2015年以来，中国加强了对铅酸电池的环保整顿，以及锂电池对铅酸电池的替代效应，预计未来全球铅酸电池增速将随同中国一起走低，预计未来全球铅酸电池需求增速将稳定在2-3%之间。
目前国内铅酸蓄电池企业共2000余家，其中产值超过20亿元的企业约10家左右，超过1亿元的企业约260家，整个行业的集中度非常分散，远远低于美国、日本等国家。随着环保部下发的《关于加强铅蓄电池及再生铅行业污染防治工作的通知》以及工信部出台的《铅酸电池行业准入条件》的出台，未来3年将有2/3落后产能被淘汰，铅酸蓄电池的厂商将由2000家减少到不会超过300家，行业集中度正在提高。
近十年来，我国铅酸蓄电池行业逐渐从一个规模小、制造技术落后的低端产业，发展成为拥有2000家企业、总产值达1700亿元的大产业。权威数据表明，目前中国产量占世界总量的三分之一。目前该产业以中小企业为主，形成以浙、闽、粤等经济发达地区为产业集中区的格局。
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二、石墨烯-铅酸电池行业的应用
石墨烯为近年来发现的新型材料，虽然其优异的性能引起了各领域的广泛关注，但是其应用尚处干研究阶段。石墨烯在铅酸蓄电池领域的应用属于初始阶段，但是其对铅酸电池性能的影响已经不可忽视。
早在1998年，胡法竹就研究了不同石墨种类在不同放电率时及其粒度对铅酸池活性物质利用率的影响。
近年来对炭材料加入铅酸电池负极对铅酸电池性能的影响研究发现，炭材料的加入能够提高电池负极的导电性，限制硫酸铅晶体颗粒的生长，有利于易溶解小颗粒硫酸铅的形成，在高倍率放电状态下，促进硫酸溶液更容易且更深地渗透入负极活性物质中，从而提高铅酸电池在高倍率部分荷电态(HRPSoC)的循环寿命。炭材料的导电性取决于石墨化程度，石墨烯对铅酸电池性能影响的研究也在渐渐兴起。
2006年Lam等人将炭材料加入到铅酸电池负极制备出了具有很高充放电接受能力和循环寿命的铅炭超级电池，掀起了研究炭材料在铅酸电池负极应用的热潮，具有特殊层状结构的石墨也引起了人们的广泛关注。马荆亮等人采用氧化还原法制备石墨烯，将得到的石墨烯与Pb(CH3COO)2·3H2O混合，在蒸馏水中，常温常压下超声96 h，之后过滤加入稀硫酸浸泡12 h得到硫酸铅/石墨烯混合物。将复合物在50℃下干燥，加入铅酸电池的负极。研究发现电池在以100、200和300 mA·g-1电流密度放电时纯硫酸铅的平均放电比容量分别为49、5和0.5 mAh·g-1，而硫酸铅/石墨烯复合材料的平均电容则能达到110、94和69mAh·g-1。
最近，Tateishi等人以天然石墨粉为原料，采用Hummer法制备氧化石墨烯并将其制成氧化石墨烯纸，石墨烯纸在铅酸电池中起到电解液的作用，将铅粉、水、硫酸、木质素等各按照一定质量分数混合成铅膏加入到氧化石墨烯与铅板之间，在充放电过程中石墨烯纸起到了质子导体的作用，其质子传导的电阻率为10-2Ω。
综上所述，加入石墨烯能够明显地提高铅酸电池的充放电接受能力和电容，能有效地抑制负极硫酸铅晶体的生长，提高电池的循环寿命等，石墨烯代替电解液可提高电池的初始容量。但是目前对石墨烯在铅酸电池中作用机理的研究还在继续进行，石墨烯的比表面积、粒径等对电池性能的影响，如何有效解决析氢问题，如何制备性能优异的石墨烯铅酸电池等同题还需进一步的研究。
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jinzechengqi 发表于 2017-5-11 19:12
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2016年中国石墨烯产业细分领域发展情况分析
目前，全球有超过800家公司涉足石墨烯相关的研究和开发，其中包括IBM、英特尔、美国晟碟、陶氏化学、通用、杜邦、施乐、三星、洛克希德·马丁、波音等科技巨头。而中国石墨烯产业正在主导全球石墨烯产业的发展进程。
    就我国石墨烯产业发展情况而言，石墨烯行业数量以小型、初创型企业占比较多，中型、大型企业数量相对较少。随着石墨烯产业化的推进，2016年与2015年相比，小型企业数量占比上升，中型企业规模化发展有所加强。截止到2017年5月底为止，我国拥有石墨烯专利技术、从事石墨烯研发、生产、销售、推广等相关企业数量达到2000多家，其中已有成形石墨烯业务的企业数量超过500家。主营业务与石墨烯相关的企业有20家，虽未像A股市场出现向阳走势，但企业的确受资本追捧，10家企业在新三板完成融资，3家企业融资额突破亿元。而主板布局石墨烯的相关上市公司达到40多家，其中真正投入石墨烯业务的有20多家。2016年国内石墨烯产业整体营收超到40亿元，是2015年石墨烯市场规模的近10倍。
2016年中国石墨烯产业获得了突破性的进展，上下游产业链已基本打通、下游应用领域逐步拓展。截至2016年底，我国石墨烯产业已形成以新能源、大健康、节能环保、复合材料、石墨烯原材料、石墨烯设备为主的六大市场化领域。
（如图所示）。

图2016年石墨烯产业市场化六大领域
注：本文由中国石墨烯产业技术创新战略联盟原创，转载请注明出处！