“烯”世之材赋能产业强势崛起
国家石墨烯创新中心。
2025年——高质量完成石墨烯制造业创新中心创新能力建设。
2028年——建设成为具有国际影响力的国家石墨烯创新中心。
2031年——建设成为引领全球石墨烯产业发展的国家制造业创新中心。
穿越时光之门,这是新晋的国家石墨烯制造业创新中心立下的雄心壮志。
宁波石墨烯创新中心有限公司日前获工信部批复,同意组建国家石墨烯创新中心。这意味着位于我区的浙江省石墨烯制造业创新中心已正式升级为国家石墨烯创新中心,成为国内石墨烯领域唯一的国家制造业创新中心,同时也是全省首个国家制造业创新中心。
石墨烯创新中心成功晋级,镇海在新增一个高能级科创平台的同时,也让全区推进共同富裕先行区建设、加快打造新材料科创策源地、奋力建设现代化滨海大都市科创强区、品质之城,拥有更多高质量发展的底气。
锁定前沿:布局新一代碳基芯片
石墨烯是一种只有一个原子厚度的碳薄片,单层石墨烯厚度仅0.3纳米。这是人无法用肉眼直接观察的微观世界,却给世界带来了“石墨烯+”的巨大惊喜。
拥有“新材料之王”美誉的石墨烯,集超高导电性、超高导热性、超高强度与高透光等众多优异性于一体,让诸多领域的应用皆有无限的可能性。
国家石墨烯创新中心依托宁波石墨烯创新中心有限公司组建。该公司由中科院宁波材料所牵头,联合我国石墨烯行业骨干企业、产业链上下游单位、国有资本、社会资本等32家股东单位共同出资设立,注册资本1.66亿元,于2017年落户我区。
五年前,宁波石墨烯创新中心有限公司获省经信厅批复同意组建浙江省首批制造业创新中心,助推一批石墨烯重大技术成果加速涌现,实施石墨烯复合导电浆料制备技术、石墨烯基电极材料复合技术、石墨烯电热膜技术、石墨烯电热膜应用技术、石墨烯导热膜技术、石墨烯热管理动力电池PACK及新能源制冷技术等多项技术成果转移转化。
石墨烯铜合金。
拿着石墨烯涂层防雾膜,国家石墨烯创新中心主任刘兆平讲起“黑科技”奥秘。护目镜起雾后,微小水珠把空气中的光散射,人眼无法看清前面的事物。功能化后的石墨烯具有亲水性,微小水珠在石墨烯涂层表面能够迅速铺展开,形成平整的水分子膜,让护目镜不再起雾,人眼可以看得更清楚。在疫情防控期间,石墨烯涂层防雾膜应用在防疫一线,发挥出不俗的防雾作用。
滑雪镜是在滑雪时用来保护眼睛的眼镜,也存在起雾问题,困扰着滑雪等冬季运动爱好者。在石墨烯涂层防雾膜基础上,石墨烯加热防雾膜出炉。“在滑雪镜上,贴上石墨烯加热防雾膜,起雾问题也能得到有效解决。”刘兆平说。
锂电池电极材料石墨烯复合技术难题的突破性解决,则助力已落户我区的宁波富理电池材料科技有限公司建成年产30吨石墨烯复合硅碳负极材料中试实验线。相关产品已获下游客户的测试与验证,目前正与国内一汽车企业推进高比能动力电池试制和装车应用示范。
国家石墨烯创新中心副主任周旭峰说,响应国家“双碳”战略,他们研发出的石墨烯铜基复合材料,具有比贵金属银更高的超高电导率,有望引领导电铜材的技术变革,突破电机能效提升瓶颈,驱动我国新一代高能效电机技术达到世界领先水平,满足交通运输与工业领域对于高端电机技术革新与国产化的迫切需求,打造高效电力能源系统,成为推进国家节能减排与绿色发展战略实施的关键技术突破口。
针对我国芯片技术痛点、难点、堵点问题,基于石墨烯,国家石墨烯创新中心正布局研发速度更快、功耗更低的新一代碳基芯片,旨在打破现有硅基芯片技术的国外垄断格局,建立完全自主的碳基芯片技术体系,领跑芯片产业新赛道,掌握未来科技竞争的主动权。
集聚发展:重磅打造产业集群
11月11日—13日,2022中国国际石墨烯创新大会暨中国国际石墨烯材料应用博览会在上海举行。该活动由上海市宝山区政府、上海大学、中国石墨烯产业技术创新战略联盟联合主办,上海市石墨烯产业技术功能型平台、国家石墨烯创新中心、中欧合作石墨烯创新中心等承办。
国家石墨烯创新中心携宁波墨西科技有限公司、宁波柔碳电子科技有限公司、宁波富理电池材料科技有限公司、宁波高芯热能科技有限公司、宁波烯铝新能源有限公司、宁波烯冷新能源科技有限公司、宁波烯材暖科技有限公司等石墨烯产业链上下游企业参加2022中国国际石墨烯材料应用博览会,展示最新最亮眼的石墨烯技术及应用产品。
组团参展的石墨烯企业中,宁波柔碳电子科技有限公司等6家企业已落户镇海,成长为我区石墨烯、磁性材料等多个行业为主导的新材料产业集群的重要力量。令人欣喜的是,我区参展企业柔碳科技、宁波富理电池材料科技有限公司分别捧回石墨烯行业工匠奖、优秀石墨烯企业奖。
在宁波烯铝新能源有限公司,相关人员看到外形类似豆浆塑料包装袋的盐水灯。将水放入盐水灯后,灯马上发出照明光线。除供应国内外,盐水灯、1000瓦72小时铝燃料应急电源等多款产品已出口至日本、泰国与印度等国家和地区,服务当地人防、银行、医院、学校、通信基站等点位的备用电源领域。
宁波烯铝新能源有限公司总经理张遂超表示,铝燃料电池作为金属燃料电池的一类,既是储能装置,也是电源装置,是一种拥有高效率、高环保的新能源技术。如盐水灯等产品,铝和空气在盐水或碱水媒介中发生化学反应后,将化学能转化成电能。铝板相当于燃料,供应灯泡发光,石墨烯则起到加快化学反应的作用,能够有效提升铝燃料电池的功率特性。
三年前创建的宁波烯铝新能源有限公司,是由中铝集团、中科院宁波材料所和石墨烯创新中心等共同发起成立的高新技术企业,经区经信局引进入驻我区高端新材料产业园,开展石墨烯铝燃料电池科研成果产业化。中科院宁波材料所科研团队研发的高性能石墨烯复合催化剂及空气阴极技术,正是宁波烯铝新能源的核心技术。
2021年,宁波烯铝新能源有限公司产值达1500万元。“2022年以来,宁波烯铝新能源产值已超千万元大关。克服海内外疫情等情况持续影响,有信心2022年产值实现与2021年持平。”张遂超说。
国家石墨烯创新中心也为我区汇聚中国科学院和全国高校、科研院所在石墨烯领域具有影响力的一大批领军与创新人才,累计引进逾150位硕士研究生及以上高层次人才等创新力量。
创新人才的集聚,迸发出更多的产业动能。国家石墨烯创新中心已获授权近200件石墨烯相关发明专利,并主持、参与研究、制订国家标准《纳米科技术语第13部分:石墨烯及相关二维材料》等14项石墨烯相关国家标准、行业标准、团体标准。
培育提升:锻造硬核产业链条
“感谢你们向学校捐赠物资。”11月8日,收到由宁波高芯热能科技有限公司捐赠的价值5万元物资后,四川省凉山州木里县一所学校负责人通过微信,第一时间向高芯热能科技总经理沈伟洪表达谢意。
沈伟洪摁下按钮,3秒后,相关人员便感受到石墨烯远红外取暖画散发出的阵阵暖意。“四川木里的冬天挺冷,我们就向木里这所学校捐赠了石墨烯远红外取暖画、石墨烯远红外光谱足疗桶等石墨烯系列产品。”沈伟洪说。
周旭峰介绍石墨烯地暖膜。
不少市民选择在家中安装地暖提升生活品质。与传统地暖产品相比,宁波高芯热能科技有限公司通过对宁波烯材暖科技有限公司生产的石墨烯电热膜进行产品化设计加工,生产出的石墨烯远红外地暖产品拥有发热快、安装简单与智能控制等优势。在保障市民取暖的同时,这一产品也能实现比传统地暖更节能、更环保与后期无维护等目标,已广泛应用于我市幼儿园、高端养老院与瑜伽馆等场所。
石墨烯不仅让镇海领跑国内业界,也给镇海带来世界级的引领力。早在5年前,宁波柔碳电子科技有限公司便已建成半米宽幅、千米级长度的石墨烯薄膜卷对卷中试生产线,在镇海成为全球首家实现大宽幅石墨烯薄膜卷材生产的企业。得益于在石墨烯产业的提前布局,时至今日,柔碳科技还是全国唯一的石墨烯薄膜卷材制造商。
汪伟博士介绍石墨烯薄膜。
凭借大宽幅、长连续、低成本等技术优势,柔碳科技的石墨烯薄膜卷材,已实现高效均一电热、超导电铜石墨烯复合材料、柔性透明导电膜等多种应用。该公司董事长汪伟博士表示,石墨烯薄膜卷材用于制造高导电铜石墨烯复合材料,在轨道交通和新能源汽车的电机领域,可实现显著减重节能的作用;用于制造高温高功率的石墨烯加热膜和加热板,在“煤改电”、新能源汽车、家电厨电等领域前景看好。
我区石墨烯企业间的抱团成长,正锻造出更“硬核”的产业链。“宁波柔碳电子科技有限公司生产的石墨烯加热膜,与宁波高芯热能科技有限公司合作,深耕可穿戴取暖领域。”汪伟说,这与高芯热能科技与宁波烯材暖科技有限公司合作领域存在差异化,有利于开拓更为宽阔的石墨烯应用领域。
抢占先机:关键共性技术各个击破
抢抓产业发展窗口期,对于石墨烯产业的重要性不言而喻。“未来5年,美国、欧盟、英国、日本与韩国等国家和地区均将加大资金等投入,抢占石墨烯产业发展先机。”国家石墨烯创新中心主任刘兆平说,国家石墨烯创新中心根据国家“十四五”规划和2035年远景目标纲要,依据我国石墨烯产业发展现状与石墨烯技术未来发展趋势,面向国家重大需求和行业发展现实需求,结合石墨烯制造业高质量发展的必然要求,坚持有所为有所不为的原则,制定出石墨烯产业技术路线图。
盐水灯。
路线图围绕制约石墨烯产业发展的石墨烯材料规模化制备、石墨烯材料产业化应用和石墨烯行业质量等三方面的关键共性技术问题,发力研发攻关,实施石墨烯规模化制备与产业化应用技术创新能力提升工程,并不断增强石墨烯产业技术基础公共服务能力。
国家石墨烯创新中心将以“聚焦需求·众筹众创·共建共享”为发展思路,充分借力中科院宁波材料所及依托其组建的中国科学院石墨烯工程实验室等创新力量,携手股东单位和中国石墨烯产业技术创新战略联盟成员,着力打造石墨烯领域的国家级产业技术创新平台、国家级产业协同创新平台和国家级产业发展服务平台。
刘兆平介绍石墨烯加热防雾膜。
国家石墨烯创新中心聚焦制约我国石墨烯产业发展的薄弱环节,以国家战略需求为目标,以技术创新为支撑,以产业化为导向,瞄准事关我国产业、经济和国家安全的新能源、工业节能、航空航天、电子信息、海洋工程、新材料技术等若干重点领域。
“如果说高校、科研机构紧盯实验室阶段,石墨烯企业关注产业化阶段,国家石墨烯创新中心则聚焦处于两者之间的工程化阶段,推进技术转移扩散和首次商业化。”刘兆平表示。
运用电子显微镜放大1600倍观察石墨烯阴极材料。
国家石墨烯创新中心重点突破技术成熟度4—7级的石墨烯产业关键共性技术和基础前沿技术,以重点领域关键共性技术的研发供给、转移扩散和首次商业化为重点,以建设研发设计中心、行业服务中心、协同创新基地、国际合作基地等创新能力建设为重要抓手,充分利用现有创新资源与各类创新载体开展跨领域协同创新,打造贯穿石墨烯领域创新链、产业链、资金链、人才链、价值链的创新体系。
按照计划,国家石墨烯创新中心将建设开放共享的研发设计中心。研发设计中心重点建设石墨烯制备技术与关键装备平台、石墨烯动力电池技术平台、石墨烯改性重防腐涂料技术平台、石墨烯纤维及复材技术平台、石墨烯导热材料技术平台、石墨烯铜基复材技术平台、石墨烯光电技术平台、石墨烯芯片技术平台、石墨烯应用技术综合平台等九大共性技术平台,助推国家石墨烯创新中心解决跨行业、跨领域、跨学科的关键共性技术问题,全力提升石墨烯产业化技术创新能力。
面对机遇与挑战,国家石墨烯创新中心咬定目标,正奋楫扬帆驶向石墨烯领域世界级产业蓝海。