石墨烯平臺：打造新材料轉(zhuǎn)化的“鉆石管道”

本刊記者/ 俞靈琦

“行百里者半九十”，對于石墨烯這種新材料的產(chǎn)業(yè)化過程更是如此，如何打通從科研到產(chǎn)業(yè)化的“最后一公里”，是石墨烯能否成功實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。

石墨烯，一個聽上去高大上且十分學術(shù)的名詞，其實它離我們并不遙遠。

從我們每天都會觸碰的手機膜、衣服，到大街上隨處可見的路燈，醫(yī)學領(lǐng)域的仿生材料假肢，乃至航天飛機制造，各個領(lǐng)域都能見到石墨烯的身影。

為何石墨烯有如此廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域？那是由于石墨烯超薄，強度超大的特性，單層石墨烯的厚度為0.335nm，比表面積為2630m2/g。特別是它具有比硅材料更優(yōu)異的電子遷移率，在后摩爾時代，石墨烯晶圓材料必將在電子材料領(lǐng)域獲得較大應(yīng)用。

那么，作為新材料，石墨烯科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化的情況如何？對于產(chǎn)業(yè)中的“籬笆墻”，上海市石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)功能型平臺可以提供哪些助力和服務(wù)呢？

瞄準產(chǎn)業(yè)共性問題，助力“紙”變“錢”

石墨烯既然那么好，為什么還未實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化呢？在成果轉(zhuǎn)化過程中有何難點？

對此，上海市石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)功能型平臺董事長梁勇向記者介紹，主要原因是原材料一致性、制定標準以及科研工作者對于成果轉(zhuǎn)化的理解上出現(xiàn)一些難點。

原材料是石墨烯產(chǎn)業(yè)的核心之一。不同廠家，甚至同一廠家不同批次之間的石墨烯原材料很難保持一致性，且品質(zhì)不高。許多石墨烯企業(yè)由于隨機選擇材料或供應(yīng)商，或者即使進行了材料挑選，選擇了正確類型的石墨烯材料和合適的生產(chǎn)商，但是仍然可能得到不一致的石墨烯，進而導致產(chǎn)品開發(fā)的失敗。

此外，石墨烯材料還存在品質(zhì)不高的問題。據(jù)調(diào)查，研究人員基于已有的石墨烯表征方法對市面上幾十種石墨烯產(chǎn)品進行了測試，發(fā)現(xiàn)這些石墨烯材料的關(guān)鍵指標（如尺寸、結(jié)構(gòu)完整性、純度等）都存在巨大的差異，且在所有產(chǎn)品中每種產(chǎn)品只有極少部分能夠滿足石墨烯片層低于10層的標準。

阻礙石墨烯產(chǎn)品大規(guī)模商業(yè)化的另一個因素是缺乏行業(yè)標準。雖然石墨烯未來將在各個行業(yè)及領(lǐng)域中迎來巨大的發(fā)展空間，但是目前由于缺乏相關(guān)標準，導致市場上魚龍混雜，“石墨烯”概念被濫用。

從成果轉(zhuǎn)化的角度來看，石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)落地的過程起初也并不順暢。“高校老師們帶來的項目成熟度參差不齊，對于成果轉(zhuǎn)化的理解各有不同，這也為石墨烯相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化帶來一定的困難。因此，需要在高校院所與企業(yè)產(chǎn)業(yè)之間建立起成果轉(zhuǎn)化的‘管道’。”梁勇說。

為了解決這些共性問題，上海市和寶山區(qū)市區(qū)聯(lián)動打造了上海市石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)功能型平臺（下文簡稱“石墨烯平臺”），這是上海建設(shè)具有全球影響力科創(chuàng)中心的“四梁八柱”之一。

石墨烯平臺以應(yīng)用需求為牽引，著力構(gòu)建石墨烯應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新、中試及產(chǎn)業(yè)化的核心服務(wù)能力；通過“基地+基金+人才”模式，集聚并有效配置技術(shù)、人才、資本市場等創(chuàng)新資源，促進實驗室較成熟成果的產(chǎn)業(yè)化，解決產(chǎn)業(yè)面臨的共性技術(shù)問題，培育打造石墨烯產(chǎn)業(yè)集群；建設(shè)成為與產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合、國際知名的協(xié)同創(chuàng)新平臺，實現(xiàn)“平臺促科技，平臺帶產(chǎn)業(yè)”。

“作為研發(fā)與轉(zhuǎn)化功能型平臺，我們石墨烯平臺一方面聚焦國家戰(zhàn)略，另一方面聚焦產(chǎn)業(yè)的痛點，通過建設(shè)專業(yè)化中試基地、分析檢測中心、石墨烯新能源材料評價線等，進而推動石墨烯產(chǎn)業(yè)的科技成果轉(zhuǎn)化。”梁勇介紹道。

專業(yè)化服務(wù)，打通新材料成果轉(zhuǎn)化“創(chuàng)新閉環(huán)”

經(jīng)過多年的發(fā)展，石墨烯平臺在為國制材、解決行業(yè)痛點與產(chǎn)業(yè)共性問題、推動大眾創(chuàng)業(yè)與萬眾創(chuàng)新、建設(shè)專業(yè)服務(wù)能力等方面進行了一些有價值的創(chuàng)新實踐，逐步發(fā)揮“平臺促科技、平臺帶產(chǎn)業(yè)”的載體功能。

“行百里者半九十”，對于石墨烯這種新材料的產(chǎn)業(yè)化過程更是如此，如何打通從科研到產(chǎn)業(yè)化的“最后一公里”，是石墨烯能否成功實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。因此，梁勇談道：“在成果轉(zhuǎn)化過程中，必須有人站出來為科學家團隊做服務(wù)，解決石墨烯產(chǎn)業(yè)化過程中在環(huán)保、消防、防爆、工商、法律、融資等一系列問題，從這一點來看，上海市石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)功能型平臺的功能建設(shè)意義是非凡的。”

針對成果轉(zhuǎn)化過程中的難點，石墨烯平臺不僅是一位科創(chuàng)成果的“推動者”，而且是一位“專業(yè)化的保姆”。

一方面，為推進成果轉(zhuǎn)化，石墨烯平臺建設(shè)了中試基地。中試基地是石墨烯平臺的核心能力之一，可為高校或科研院所團隊、企業(yè)提供專業(yè)的中試服務(wù)。中試基地聚焦石墨烯半導體晶圓、改性石墨烯功能纖維、石墨烯復合金屬材料、高品質(zhì)石墨烯宏量制備、石墨烯高分子復合材料應(yīng)用等方向，期望形成一批石墨烯應(yīng)用集成技術(shù)和解決方案，實現(xiàn)石墨烯材料大規(guī)模下游應(yīng)用。

分析檢測中心是石墨烯平臺的另一個核心能力，該中心以石墨烯檢測方法和設(shè)備的創(chuàng)新及行業(yè)標準的制定為目標，整合共享現(xiàn)有優(yōu)質(zhì)資源，開展石墨烯材料及應(yīng)用產(chǎn)品的分析檢測評估，建立產(chǎn)品性能參數(shù)數(shù)據(jù)庫。分析檢測中心還與上海電纜所、上海交通大學等單位建立了戰(zhàn)略合作關(guān)系，開展大型分析檢測資源的共享和聯(lián)動，對外開展分析檢測服務(wù)。

同時，石墨烯平臺還建設(shè)了石墨烯新能源材料評價線，可為各種石墨烯及其復合材料在電池類產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中遇到的核心工藝問題提供解決方案，對各種工藝手段進行研究，予以工程驗證，對于各種石墨烯材料在電池應(yīng)用中的分散性、成膜性進行工藝研究和工程化實現(xiàn)。

在情報管理方面，石墨烯平臺也建設(shè)了較完善的情報服務(wù)體系，搭建服務(wù)平臺，推進資源共享，滿足創(chuàng)新團隊和企業(yè)對石墨烯行業(yè)信息的需求，不斷提升平臺專業(yè)化服務(wù)能力和水平。

“當好‘保姆’很不容易，因為各家團隊接近產(chǎn)品的程度不一樣，有的是嗷嗷待哺，只能抱在手里；有的市場化程度好一些，可能已經(jīng)10歲了……不僅是團隊，平臺建設(shè)方也有諸多訴求：有希望項目盡快落地、加速產(chǎn)業(yè)集聚的，也有希望成果‘高大上’、服務(wù)中小企業(yè)能力更強大的……現(xiàn)狀與要求堪稱‘千頭萬緒’，平臺的功能意義也由此凸顯。”梁勇說。

除了專業(yè)化的服務(wù)，在上海市科委的支持下，石墨烯平臺于2017年4月建設(shè)了專業(yè)化石墨烯·新材料眾創(chuàng)空間。目前，眾創(chuàng)空間內(nèi)已集聚高水平創(chuàng)新團隊幾十家，累計孵化和引入企業(yè)超過40家。在眾創(chuàng)空間的服務(wù)下，科學家團隊的成果獲得落地，也獲得成才。比如，上海新能源納米科技股份有限公司，已于2019年在上海股權(quán)托管交易中心成功掛牌。

專業(yè)化和多元的服務(wù)使得許多科創(chuàng)成果得以落地，邁向產(chǎn)業(yè)化，也使得石墨烯平臺這位“保姆”在業(yè)內(nèi)廣受好評，而在不斷發(fā)展的過程中，石墨烯平臺也正進一步探索如何更好地承載功能和持續(xù)發(fā)展。

迎面“十四五”，攻克“卡脖子”

步入“十四五”，我國雖然逐漸攻克了多項新材料技術(shù)瓶頸，助力產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了技術(shù)升級和轉(zhuǎn)型，然而依然面臨著許多“卡脖子”問題。

在中共十九屆五中全會上，不僅將“關(guān)鍵核心技術(shù)實現(xiàn)重大突破，進入創(chuàng)新型國家前列”列入2035年基本實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化的遠景目標當中，更明確提出“堅持創(chuàng)新在我國現(xiàn)代化建設(shè)全局中的核心地位，把科技自立自強作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐”。

科技是國之利器，國家賴之以強，企業(yè)賴之以贏，人民生活賴之以好。作為致力于石墨烯這一新材料產(chǎn)業(yè)化的新型研發(fā)機構(gòu)，石墨烯平臺努力為國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻力量。近年來，石墨烯平臺已成功孵化出不少產(chǎn)品。它們之中既有“高精尖”成果，如“卡脖子”領(lǐng)域的晶圓等；也有“接地氣”應(yīng)用，如用于治水等“老大難”問題。

除了政策扶持、平臺助力，梁勇認為，“石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用需要大企業(yè)牽引，如石墨烯在智能手機方面的各項應(yīng)用，吸引龍頭企業(yè)華為投資，此后，許多手機廠商也紛紛加入到投資的行列中”。

因此，梁勇表示，未來石墨烯平臺一方面將在“輸出端”做好服務(wù)，進一步與大企業(yè)對接，為石墨烯項目爭取來自社會的投資。

另一方面，在“輸入端”，石墨烯平臺將會繼續(xù)尋找全球領(lǐng)先的技術(shù)，甄選技術(shù)成熟度高、創(chuàng)新維度高的項目，納入石墨烯平臺加工升華。

“我們要把石墨烯平臺的這根管道建設(shè)成‘鉆石管道’，通過我們的加工，能讓更多的技術(shù)可以轉(zhuǎn)化成落地的產(chǎn)品。在產(chǎn)品方面，石墨烯晶圓作為第三代半導體材料正在諸如太赫茲芯片等高端芯片的研發(fā)試制道路上，推動半導體產(chǎn)業(yè)進一步向前；同時，通過甲烷裂解等技術(shù)，讓石墨烯材料的價格下降，為石墨烯產(chǎn)品落地應(yīng)用創(chuàng)造更多的機會。”梁勇說。

這也是石墨烯平臺的模式創(chuàng)新，通過石墨烯平臺這根“管道”，讓投資人對原先“看不懂”的產(chǎn)品，變得“一目了然”。正如梁勇所言，平臺與團隊是共同成長的，平臺提供設(shè)備、工作人員，團隊可以共享使用，而孵化成果最終也是大家共享的。這樣的模式，可以讓研發(fā)團隊沉靜下來鉆研技術(shù)，而平臺則可以用心提供服務(wù)。

眼下，中國石墨烯產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，已經(jīng)形成長三角、珠三角、東北地區(qū)、西南地區(qū)等多個石墨烯產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)。

其中，在梁勇看來，石墨烯材料及其應(yīng)用產(chǎn)業(yè)尤其是石墨烯電子材料應(yīng)用與上海有很高的契合度。創(chuàng)新環(huán)境、技術(shù)優(yōu)勢、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)……上海的優(yōu)勢得天獨厚，是高水平石墨烯材料及其應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)土壤。結(jié)合長三角融合發(fā)展，上海既有能力也有義務(wù)抓住世界石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機遇，推進技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用。這也將有利于提升上海傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)能力，為上海建設(shè)具有全球影響力的科技創(chuàng)新中心添磚加瓦。