以科研創(chuàng)新推動(dòng)石墨烯產(chǎn)業(yè)向高端發(fā)展
——記國(guó)家“千人計(jì)劃”海外特聘專家、濟(jì)寧利特納米技術(shù)有限責(zé)任公司董事長(zhǎng)侯士峰

◎ 文/肖延勝

以科研創(chuàng)新推動(dòng)石墨烯產(chǎn)業(yè)向高端發(fā)展
——記國(guó)家“千人計(jì)劃”海外特聘專家、濟(jì)寧利特納米技術(shù)有限責(zé)任公司董事長(zhǎng)侯士峰

◎ 文/肖延勝

如果在科幻片中看到這樣的場(chǎng)景：一根從地面連向太空衛(wèi)星、長(zhǎng)達(dá)23000英里并且足夠強(qiáng)韌的太空電梯纜，人類將通過 “太空電梯”進(jìn)入太空，您一定認(rèn)為這只能是幻想。太空電梯雖然目前只能存在于想象中，具備太空電梯纜功效的材料卻已問世，它就是具有超強(qiáng)硬度和韌性的“石墨烯”。

“石墨烯超出了所有的預(yù)期。無(wú)數(shù)個(gè)曾經(jīng)被認(rèn)為烏托邦式的理論都將一個(gè)接一個(gè)的實(shí)現(xiàn)。我們因此可以構(gòu)想比現(xiàn)代計(jì)算機(jī)快1000倍的微型集成電路和手機(jī)”。談起石墨烯的神奇，西班牙馬德里高等科學(xué)研究委員會(huì)的Elsa Prada是這樣形容的。

國(guó)際業(yè)內(nèi)專家預(yù)言：“20世紀(jì)是硅的世紀(jì)，21世紀(jì)將是碳的世紀(jì)。”

作為碳納米材料領(lǐng)域的國(guó)際型學(xué)者，國(guó)家“千人計(jì)劃”海外特聘專家、山東省濟(jì)寧市利特納米技術(shù)有限責(zé)任公司董事長(zhǎng)侯士峰博士對(duì)于石墨烯的發(fā)展前景底氣十足：“可以肯定的說(shuō)，隨著石墨烯產(chǎn)品的深入開發(fā)和利用，石墨將成為地球上最珍稀的寶貝。誰(shuí)掌握了石墨資源，誰(shuí)掌握了石墨烯技術(shù)，誰(shuí)就將擁有光輝的前景。”

聚焦國(guó)際材料前沿打造石黑烯高端產(chǎn)業(yè)

從接觸到石墨烯的第一天起，侯士峰就意識(shí)到，這是一座寶藏，但從實(shí)驗(yàn)室的數(shù)字蝶化為利國(guó)利民的真正寶藏，產(chǎn)業(yè)化是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2010年，在山東省魯南工程技術(shù)研究院的支持下，他成立了濟(jì)寧市碳納米材料研究中心，并且成立了濟(jì)寧利特納米技術(shù)有限責(zé)任公司，正式走出了將先進(jìn)納米材料與技術(shù)轉(zhuǎn)入實(shí)際應(yīng)用的第一步。

濟(jì)寧利特納米技術(shù)有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱“利特納米”）是以碳納米材料的制備、石墨烯系列產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)、功能化石墨烯材料的應(yīng)用開發(fā)為主的高科技企業(yè)，這幾年來(lái)，侯士峰帶領(lǐng)研究中心承擔(dān)了多項(xiàng)國(guó)內(nèi)外重大項(xiàng)目，包括國(guó)家國(guó)際合作項(xiàng)目一項(xiàng)、山東省科技發(fā)展計(jì)劃一項(xiàng)、山東省自主創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化專項(xiàng)兩項(xiàng)等，團(tuán)隊(duì)被評(píng)為“2012年度濟(jì)寧市優(yōu)秀科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”。2014年12月26日，濟(jì)寧市化工園區(qū)石墨烯產(chǎn)業(yè)園一期工程落成，首條生產(chǎn)線產(chǎn)能達(dá)2-3噸/石墨烯粉體。真正實(shí)現(xiàn)了石墨烯材料的產(chǎn)業(yè)化。隨著市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)園一期將陸續(xù)建成10余條石墨烯粉體生產(chǎn)線，使石墨烯系列產(chǎn)品產(chǎn)能得到大力提升。其中，石墨烯粉體30噸，氧化石墨烯粉體150噸，石墨烯漿料1000噸，石墨烯防腐涂料1000噸。此外產(chǎn)業(yè)園還將針對(duì)不同產(chǎn)業(yè)的需求生產(chǎn)多功能化特種石墨烯5-7種，每種產(chǎn)能3-5噸/年。

侯士峰不僅帶領(lǐng)公司和研究中心刻苦進(jìn)行科研開發(fā)工作，更是以推動(dòng)行業(yè)發(fā)展為己任。2013年12月16日，在山東省科技廳大力支持和幫助下，由濟(jì)寧利特納米技術(shù)有限責(zé)任公司牽頭、聯(lián)合省內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)化的主要產(chǎn)學(xué)研單位以及上下游企業(yè)，共同發(fā)起成立“山東省石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”，在此基礎(chǔ)上，2014年底，以山東省石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟成員單位為核心單位，吸納新成員單位共同成立了山東省石墨烯產(chǎn)業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)戰(zhàn)略聯(lián)盟，為石墨烯上下游企業(yè)提供新產(chǎn)品專利布局、專利預(yù)警分析，有效避免投資風(fēng)險(xiǎn)。

如今，隨著山東省石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，山東省各地相繼成立了濟(jì)寧高新區(qū)碳納米材料研究中心、濟(jì)寧化工園區(qū)石墨烯產(chǎn)業(yè)園、青島石墨烯國(guó)際創(chuàng)新中心、濟(jì)南石墨烯產(chǎn)學(xué)研基地等多家產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)，共同為石墨烯產(chǎn)業(yè)的建設(shè)添磚加瓦。目前山東省石墨烯聯(lián)盟共有27家成員單位，遍布山東省內(nèi)各個(gè)市區(qū)、地級(jí)縣區(qū)，形成濟(jì)寧、濟(jì)南、青島“三點(diǎn)布局、一線展開、組團(tuán)發(fā)展”的石墨烯產(chǎn)業(yè)框架，并初步構(gòu)建了石墨烯涂料、石墨烯塑料等上中下游產(chǎn)業(yè)鏈，為山東省打造高端材料產(chǎn)業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，是中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)界的骨干力量。

以性能、成本優(yōu)勢(shì)為先導(dǎo)用新產(chǎn)品推進(jìn)綠色發(fā)展

石墨烯在導(dǎo)電油墨方面有廣泛的應(yīng)用前景。目前，商業(yè)化導(dǎo)電油墨產(chǎn)品的主要填充料為碳黑、銀粉、鎳粉等，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。碳黑雖然便宜，但其導(dǎo)電能力不佳，需要大量填充；銀鎳粉導(dǎo)電性能好，但價(jià)格較高，產(chǎn)品的成本過高。采用石墨烯作為填充料，不僅可以降低填充量，還可解決導(dǎo)電性能和成本之間的矛盾。因此，石墨烯導(dǎo)電油墨可廣泛應(yīng)用于薄膜電極印刷、RFID標(biāo)簽印刷等。但是目前，中國(guó)國(guó)內(nèi)尚未實(shí)現(xiàn)石墨烯導(dǎo)電油的行工業(yè)化生產(chǎn)，研究多在高校、研究所內(nèi)進(jìn)行。

看到了廣泛的市場(chǎng)前景后，侯士峰帶領(lǐng)利特納米公司的科研團(tuán)隊(duì)在2013 年底開始相關(guān)研究。他領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)成員，圍繞導(dǎo)電油墨領(lǐng)域?qū)κ┑幕疽螅O(shè)計(jì)合成特殊石墨烯納米材料,建立用于導(dǎo)電油墨的石墨烯系列材料性能設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)可控制備技術(shù)，實(shí)現(xiàn)石墨烯與導(dǎo)電油墨輔料的相容性、導(dǎo)電性、可印刷性、及功能性有效控制，發(fā)展石墨烯導(dǎo)電油墨的低成本、批量化可控制備技術(shù)；制定石墨烯基導(dǎo)電油墨的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定提供基本的數(shù)據(jù)和支持；推動(dòng)石墨烯基導(dǎo)電油墨在電子器件、物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域RFID、太陽(yáng)能電池及超級(jí)電容器器件印刷及傳感器中的實(shí)際應(yīng)用。

利特納米開發(fā)的新產(chǎn)品與同類產(chǎn)品相比有哪些優(yōu)勢(shì)呢？利特納米負(fù)責(zé)相關(guān)項(xiàng)目的孫明娟博士介紹：“我們開發(fā)的石墨烯導(dǎo)電油墨具有柔韌好、極高的光學(xué)透明性、以及好的導(dǎo)電性等特點(diǎn)。其主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在性能、成本和環(huán)保三個(gè)方面。性能方面，我公司生產(chǎn)的石墨烯可以實(shí)現(xiàn)多種參數(shù)的控制，開發(fā)的石墨烯導(dǎo)電油墨方阻可低至10Ω；開發(fā)的石墨烯/銀導(dǎo)電油墨產(chǎn)品，含銀量較現(xiàn)有純銀導(dǎo)電油墨降低5%～10%，方阻低至13mΩ。”

“與此同時(shí)，由于簡(jiǎn)化過程，我們的石墨烯成本比傳統(tǒng)成本低30%～40%。傳統(tǒng)納米銀導(dǎo)電油墨中銀的固含量在50%～60%。采用石墨烯作為導(dǎo)電填料，不僅可以降低銀含量，還可以解決導(dǎo)電性能和成本之間的矛盾。而在環(huán)保方面，石墨烯導(dǎo)電油墨不需要太多印后處理步驟，符合綠色發(fā)展新要求。”侯士峰補(bǔ)充道。

人物簡(jiǎn)介

侯士峰，現(xiàn)任濟(jì)寧利特納米技術(shù)有限責(zé)任公司董事長(zhǎng)，濟(jì)寧碳納米材料研究中心主任，蒙特克萊爾州立大學(xué)化學(xué)系教授。曾在北京大學(xué)納米研究中心、康涅狄格大學(xué)材料研究所、佛羅里達(dá)大學(xué)生物與納米界面研究中心從事研究工作。2012年11月入選濟(jì)寧市“511計(jì)劃”海外引進(jìn)人才，2012年8月入選中組部第八批“千人計(jì)劃”海外特聘專家。侯士峰多年來(lái)從事納米技術(shù)研究，在碳材料尤其是碳納米系列材料方面有著豐富的工業(yè)研發(fā)、實(shí)用技術(shù)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，并擁有相關(guān)碳納米材料方面的多項(xiàng)專利。