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刘忠范院士:让中国从石墨烯论文大国走向研发强国

发布时间:2018-11-21 12:40:41   来源:    浏览次数:306

原标题:《北京石墨烯研究院院长刘忠范院士:让中国从石墨烯论文大国走向研发强国》

◎本刊记者 郑挺颖 季江云

【很多人知道石墨,但再加上一个“烯”字,即石墨烯,就让人一头雾水。但自从2010年的诺贝尔物理奖颁给石墨烯的发现者后,国内外都加大了对这种新材料的研发力度和成果转化。那么,我国石墨烯产业现状如何?未来如何做大做强?《环境与生活》杂志记者走进北京石墨烯研究院,对我国石墨烯领域领军人物刘忠范院士进行了采访。】

刘忠范院士:让中国从石墨烯论文大国走向研发强国

北京石墨烯研究院的刘忠范院长还是北京大学纳米科学与技术研究中心主任、中国科学院院士。

10月25日,北京石墨烯研究院揭牌成立。该研究院是由北京市政府、产业界和社会资本共同出资建立,计划于10年内投资20亿元,打造国内石墨烯领域政产学研融通合作的平台。由该研究院主办的“北京石墨烯论坛2018”也趁势于10月25至26日举行。在听到此信息的10月14日,《环境与生活》杂志记者就提前参观了北京石墨烯研究院并采访该院院长刘忠范。

刘忠范院士:让中国从石墨烯论文大国走向研发强国


  • 10月25日,北京石墨烯研究院正式揭牌成立。第十二届全国政协副主席、中国科学院院士韩启德(右五),北京市委常委、统战部部长齐静(左五),北京大学校长郝平(右四),北京市政协副主席、中国科学院院士、北京石墨烯研究院(BGI)院长刘忠范(左四)等共同启动揭牌仪式。

我国石墨烯学术研究“井喷”

刘忠范院长现在是北京大学纳米科学与技术研究中心主任、中国科学院院士,同时还担任全国政协常委、九三学社中央副主席和北京市政协副主席。早在十年前,刘忠范院士便带领他的团队投入石墨烯领域的研究。他对《环境与生活》记者分析了眼下我国石墨烯产业的现状及发展方向。

刘忠范院士介绍,2010年石墨烯诺贝尔奖诞生之后,我国出现了石墨烯热,目前有5000多家企业宣称涉足石墨烯业务。全国各地成立了40多家石墨烯研究院、石墨烯产业联盟和研发中心。相应地,我国石墨烯的学术研究也出现了“井喷”,从2011年开始,我国发表关于石墨烯的学术论文跃居世界第一,总数近6万篇,而第二名的美国才2万余篇。据今年3月份的专利统计,中国申请的石墨烯专利总数占全球54.14%,第二名美国是11.53%。

亮眼数据背后的问题

刘院士说:“然而,这些数据能证明我国在石墨烯领域领先世界吗?没那么简单,数据背后的问题让人忧心。”他介绍,国内石墨烯行业非常急功近利,过于关注短平快的东西,从石墨烯电暖画、石墨烯电池、石墨烯涂料,到石墨烯口罩、石墨烯内衣内裤、甚至石墨烯首饰等等。据统计,仅从事石墨烯涂料的企业就超过700家,可谓是“群雄混战”。不可否认,中国的石墨烯行业,拥有一大批兢兢业业的耕耘者;同时也的确存在着良莠不齐的现象,其中不乏背离科学的、投机性的概念炒作,影响了石墨烯产业健康发展。

“鸡蛋模型”打造石墨烯核心技术策源地

《环境与生活》记者问,国内石墨烯产业出现一些乱象,那么现在国际上是怎样发展石墨烯产业的?

刘院士介绍,欧盟有个著名的石墨烯旗舰计划,2013年启动,10年内投资10亿欧元,通过产学研协同创新,引导石墨烯新材料从实验室走向产业。英国在2015年初投资约6亿元人民币在曼彻斯特大学成立了国家石墨烯研究院(NGI),致力于石墨烯的应用基础研究。“今年初,在西班牙巴萨罗那召开的世界移动通信大会上,专门设了一个石墨烯展厅,展出了国际上的最新研发产品,包括:石墨烯调制器和光探测器、柔性逻辑电路、柔性微波通讯器件、太赫兹传感器、广谱红外传感器、柔性NFC天线、石墨烯汽车以及石墨烯海水淡化技术等。与国内关注的重点根本不在一个频道上。这些高大上的东西显然暂时还带不来实际利益,但是体现了石墨烯材料的真正价值所在,必将成为未来石墨烯产业的关键技术。”

刚刚揭牌成立的北京石墨烯研究院可谓高端大气,邀请诺贝尔奖获得者康斯坦丁·诺沃肖洛夫爵士担任名誉院长。针对研究院未来怎样发展的问题,刘院长表示:“我们成立北京石墨烯研究院,目的就是打造未来石墨烯产业的核心竞争力。研究院的定位是,石墨烯产业核心技术策源地、石墨烯原材料制备技术和装备研发基地、面向企业的‘研发代工’平台、以及政产学研高效协同创新的新型研发机构示范区。我们绝不争抢眼前利益和一时的产值,而是践行工匠精神,制备最好的石墨烯材料,探索石墨烯的‘杀手锏’级应用途径。希望能够创出一条新路,让科学家更有成就感和获得感,让企业更有竞争力。”

刘忠范院士:让中国从石墨烯论文大国走向研发强国

北京石墨烯研究院内的石墨烯生产设备

对如何创新机制,打造核心竞争力,掌握“杀手锏”,刘院士很形象地用“鸡蛋模型”来加以说明。他解释,鸡蛋模型的核心“蛋黄部分”是面向未来石墨烯产业的核心技术研发团队,布局今后5年、10年、甚至20年的石墨烯核心技术研发,充分体现国家意志;“蛋清部分”是面向企业的“研发代工”平台,解决企业的石墨烯研发需求;“蛋壳”则是面向真正的市场,扎实推进产业化落地,而不是满足于发表文章和申请专利。刘忠范指出,北京石墨烯研究院正在探索一条全新的政产学研协同创新之路,通过政府和社会资本的共同投入实现“双轮驱动”。一方面通过坚持不懈的原创性和颠覆性技术研发,争夺未来石墨烯产业核心竞争力,体现国家意志和战略布局;另一方面通过“研发代工”直接对接市场需求,确保研究院的“市场牵引”特色和可持续发展能力。

刘院长向《环境与生活》记者介绍,北京石墨烯研究院目前主要有四大业务板块:石墨烯原材料规模化制备技术和装备研发;面向未来石墨烯产业的核心技术研发;面向当前市场的企业研发代工;吸纳全球研发资源的石墨烯众创空间。刘院长说,“面向企业的研发代工,是北京石墨烯研究院的重要机制创新。”

研发代工,就是针对特定企业的研发需求,组建由高水平专业人员构成的专门研发团队,面向市场需求开展定制化的技术研发。与用户通过全过程利益捆绑,长期稳定地服务于企业的高技术研发,实现从基础研究到产业化落地的无缝衔接。刘院士指出,“研发代工”可以有效解决企业、尤其中小型企业研发力量不足、缺少核心竞争力的难题。通过这种全新的合作模式,企业建立了专属于自己的研发平台,破解了偏远地区企业人才吸引力不足和研发文化匮乏的难题。与此同时,可有效解决我国基础研究与产业脱节严重、成果转化率低的难题。研发代工团队直接对代工企业负责,有着明确的技术和市场目标,避免了当前高校和科研院所“闭门造车”、成果不接地气因而难以转化的现实问题。他指出,北京石墨烯研究院将努力推进研发代工平台建设,对接全国的石墨烯研发需求,成为中国石墨烯产业的基石和推进器。

刘忠范院士:让中国从石墨烯论文大国走向研发强国

北京石墨烯研究院内的石墨烯生产设备

改变小微企业群雄乱战局面

针对我国石墨烯行业当前面临的短板,刘忠范院士说:“石墨烯被认为是21世纪的战略新兴材料,有望给许多产业带来革命性的变化。我们要争夺石墨烯产业的核心竞争力,需要的是体现国家意志和战略布局。不能一哄而上,低水平竞争。这样的结果必然是一哄而散。”政府部门要在当前的石墨烯热中保持冷思考,既不能头脑发热,搞全民大跃进;也不能无动于衷,错失发展新兴产业的良机。

“我们宝贵的石墨矿资源都白菜价卖掉了”

除了国家从战略层面上重视石墨烯外,刘忠范院士还建议科研评价机制要改革,跟上时代的发展。他说:“一定要改变当前盲目追求发表论文为导向的科研评价机制,引导广大科研人员去从事真正有价值的研究,或者上货架,或者上书架,让国家对石墨烯研发的投入开花结果,而不是花大笔钱从国外买一大堆昂贵的设备,制造出一堆所谓的高水平论文,发到国外期刊上。”

刘院长强调,石墨烯新材料研究必须克服严重的科技与经济两张皮现象。一堆人在盲目地发文章,另一堆人在急功近利地开发廉价的石墨烯产品。针对未来石墨烯产业的关键技术问题,从扎扎实实的基础研究做起,不懈地坚持下去,真正打造石墨烯产业的核心竞争力,这一点极为重要。

刘忠范院士:让中国从石墨烯论文大国走向研发强国

北京石墨烯研究院内的石墨烯装备研发中心,实验室门口贴着注意事项。

刘院长说,很多人有一种错误的认识,把石墨烯与石墨矿混为一谈。从石墨矿出发,经过复杂的物理化学过程,可以制备出石墨烯。这是制备石墨烯的一种工艺方法,但绝非唯一的方法,也未必是最优的技术路径。实际上,我国拥有最丰富的石墨矿资源,天然石墨矿占世界探明储量的75%,石墨原材料供应也占全球市场的70%以上。刘院士不无痛心地说:“我们的石墨原材料都廉价出口了,几千块钱一吨,而我们的高端石墨用户又花十倍到几十倍的价格从国外进口,令人叹息。”刘院士还透露,北京石墨烯研究院的股东和合作伙伴拥有三个大型石墨矿,将布局石墨原材料的深加工,形成从石墨矿到石墨、石墨烯的全链条研发体系。

石墨烯产业的三种未来

如果国家从战略上重视石墨烯,并给予积极的扶持,政产学研协力推进,石墨烯这个产业究竟会如何发展?

刘院士认为有三种发展前景,一个是“碳纤维模式”。经过半个世纪的发展,碳纤维已成为航空航天和国防军工领域的“杀手锏”级材料。理论上讲,石墨烯材料在诸多方面优于碳纤维,如果能够在材料制备上做到极致,未来的石墨烯材料必将成为某些领域的“杀手锏”级存在。

第二个是“塑料模式”。100多年前,人们发明了塑料,给人类生活带来了极大的便利。石墨烯有着诸多优异的性能,显示出极为广阔的应用前景。在不远的将来,或许能够像塑料一样,浸透到人类生活的方方面面。

第三个是“硅材料模式”。硅是集成电路的核心材料,硅材料把人类带入了信息化时代,极大地改变了人类的精神生活。石墨烯的载流子迁移率远高于硅材料,有望成为下一代集成电路的支柱材料。或许未来的某一天,我们会进入“石墨烯时代”。

采访最后,《环境与生活》记者问起北京石墨烯研究院未来将扮演何种角色,刘忠范院长强调:“发展石墨烯新材料产业没有捷径可走,需要不屈不挠的坚持和敢为人先的气魄。北京石墨烯研究院将勇于担当,肩负起时代赋予的重任,做石墨烯产业的铺路石和开拓者”。

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责编:郑挺颖

网编:吴燕芳