李元元谈石墨烯技术如何引领制造业未来
李元元谈石墨烯技术如何引领制造业未来
“我国的新材料产业正在从‘追赶者’变成‘领跑者’。”中国工程院院士、华中科技大学党委书记李元元在接受《瞭望》新闻周刊专访时，对我国新材料产业的发展给出了这样的评价。在众多新材料中，石墨烯技术的发展尤为引人注目。这种由单层碳原子构成的二维材料，自2004年被发现以来，便以其卓越的机械强度、导电性和热导性引起了全球科学界的广泛关注。近年来，中国在石墨烯技术领域持续领跑，为制造业转型升级注入了新的动力。
石墨烯：引领未来的“超级材料”
石墨烯是由单层碳原子以六角形排列构成的二维材料，其独特的结构赋予了它一系列令人惊叹的性能。它不仅具有极高的机械强度，还拥有优异的导电性和热导性，这些特性使其在多个领域展现出巨大的应用潜力。
在光电应用方面，研究者们发现通过调节石墨烯的结构，如扭曲和层叠，可以显著改变其光学特性和电导率。这一发现为开发新型光电子器件提供了广阔的前景。同时，石墨烯作为一种抗菌材料的潜力也逐渐被挖掘，尤其是在医疗器械的应用上，能够有效地减少因设备引发的感染风险。此外，石墨烯的纳米传感器技术正在为环境监测和生物检测开辟新的道路，显示出其在现代科技中的多样性和重要性。
中国领跑：从专利数量到产业规模
中国在石墨烯技术领域的领先地位，首先体现在专利数量上。据专业机构发布的报告显示，截至2021年6月，全球共有9322篇关于石墨烯的专利技术申请，而仅中国一国就占据了其中的5068篇，占比高达54.38%。不仅如此，在石墨烯技术领域的专利数量上，中国也遥遥领先。根据中国电子科技集团有限公司研究院的数据，截至2021年7月，中国已经拥有了包括国际专利在内的石墨烯专利技术共计3966项，数量遥遥领先于其它国家。其中，中国石墨烯材料技术的核心专利技术就达到了第一位，占比高达37.65%。
这一成绩的取得，离不开中国在石墨烯研发方面持续高强度的投入。中国多个省市相继设立了石墨烯研究院、实验室，还投入大量资金引导企业开展石墨烯相关产业的研发生产。这种态势已经形成了“国家重点实验室、产业界、高等学府联手”的布局，建立了全国最大的石墨烯技术研究与开发基地。
创新应用：从实验室到生产线
石墨烯技术正在从实验室走向生产线，为制造业带来革命性的变化。在北京石墨烯研究院，多个企业研发代工中心正在全力推进石墨烯新材料与传统产业的融合。例如，与宁夏神州轮胎有限公司合作成立的BGI神州轮胎研发代工中心，将全方位开展高端石墨烯轮胎的超前研发和产业化，重点推动前沿性新技术、新模式的研究和开发，打破国外技术垄断，引领世界轮胎研发制造领域的新一轮革命，实现大型民用及军用航空子午线轮胎的国产化。
在山东利特纳米技术有限公司，BGI利特纳米研发代工中心重点开展高品质氧化石墨烯粉体材料开发和产业化。针对企业现实应用需求，结合本中心热管理技术研发需要，打造产业链下游企业亟需的高质量、高适用性氧化石墨烯原料，以及导热散热应用完整工艺实验线，全方位实现导热膜的原料、过程、产品等系列产业化技术，引领多种领域的石墨烯热管理材料的产业化进程。
为了进一步推动石墨烯技术的发展，北京市经济和信息化局制定了《北京市石墨烯产业发展实施方案（2024-2027年）》。方案提出，到2025年，北京石墨烯创新能力显著增强，突破5～10项关键共性技术，面向航空航天、新能源、人工智能领域开发出不少于10类典型产品，形成30项以上高质量专利和10项标准，引进和培育5家以上细分领域头部企业，石墨烯及相关产品形成50亿级产业规模。到2027年，基本形成石墨烯共性技术突破和先导产业培育良性互动的产业体系，累计形成50项以上高质量专利，产业标准体系进一步完善，产业能级明显提升。引进和培育20家以上细分领域头部企业、上市企业数量超过2家，建成2个特色产业聚集区，石墨烯及相关产品形成100亿级产业规模。“十五五”末，石墨烯及相关产品形成300亿级产业规模。
未来展望：从“追赶者”到“领跑者”
石墨烯技术的发展，是中国从“追赶者”变成“领跑者”的一个缩影。在国家政策的大力支持下，中国在石墨烯技术领域已经取得了显著的成就。未来，随着研究的深入和应用的拓展，石墨烯技术将为制造业带来更多革命性的变化。正如李元元院士所说，中国正在从“追赶者”变成“领跑者”，在新材料领域展现出强大的创新能力和国际竞争力。