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(shí)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(xué)術(shù)的名詞，其實(shí)它離我們并不遙遠(yuǎn)。

從我們每天都會觸碰的手機(jī)膜、衣服，到大街上隨處可見的路燈，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的仿生材料假肢，乃至航天飛機(jī)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(qiáng)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(zhǔn)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(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化呢？在成果轉(zhuǎn)化過程中有何難點(diǎn)？

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(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)。

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(jī)選擇材料或供應(yīng)商，或者即使進(jìn)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(jìn)而導(dǎo)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(jìn)行了測試，發(fā)現(xiàn)這些石墨烯材料的關(guān)鍵指標(biāo)（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(biāo)準(zhǔn)。

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(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)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(xiàng)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’?！绷河抡f。

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(jìn)實(shí)驗(yàn)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(shí)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(diǎn)，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(jìn)而推動石墨烯產(chǎn)業(yè)的科技成果轉(zhuǎn)化?！绷河陆榻B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(diǎn)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(jìn)行了一些有價值的創(chuàng)新實(shí)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(shí)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(xué)家團(tuán)隊(duì)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(diǎn)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(diǎn)，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(jìn)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?；蚩蒲性核鶊F(tuán)隊(duì)、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(dǎo)體晶圓、改性石墨烯功能纖維、石墨烯復(fù)合金屬材料、高品質(zhì)石墨烯宏量制備、石墨烯高分子復(fù)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)的制定為目標(biāo)，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(xué)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(fù)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(jìn)行研究，予以工程驗(yàn)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(jìn)行工藝研究和工程化實(shí)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(jìn)資源共享，滿足創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)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(dāng)好‘保姆’很不容易，因?yàn)楦骷覉F(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)，平臺建設(shè)方也有諸多訴求：有希望項(xiàng)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(qiáng)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?！绷河抡f。

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(tuán)隊(duì)幾十家，累計(jì)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(xué)家團(tuán)隊(duì)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(jìn)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(xiàng)新材料技術(shù)瓶頸，助力產(chǎn)業(yè)實(shí)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(shí)現(xiàn)重大突破，進(jìn)入創(chuàng)新型國家前列”列入2035年基本實(shí)現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化的遠(yuǎn)景目標(biāo)當(dāng)中，更明確提出“堅(jiān)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(qiáng)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(qiáng)，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(jī)構(gòu)，石墨烯平臺努力為國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)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(rèn)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(jī)方面的各項(xiàng)應(yīng)用，吸引龍頭企業(yè)華為投資，此后，許多手機(jī)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(jìn)一步與大企業(yè)對接，為石墨烯項(xiàng)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(xiàng)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(dǎo)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(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)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(jī)會?！绷河抡f。

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(tuán)隊(duì)是共同成長的，平臺提供設(shè)備、工作人員，團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)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(dú)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(jī)遇，推進(jìn)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。