英国的石墨烯战略
作为石墨烯的发现国,英国已将其确定为国家创新战略的重要新兴技术之一,充分利用天时、地利、人和,力争成为世界领先的石墨烯研发和制造基地。
2011年,英国政府宣布投入5000万英镑支持石墨烯研究,包括建立总投资达6100万英镑的国家石墨烯研究院;2012年12月,英国政府增拨2150万英镑用以资助石墨烯材料应用领域的研究;到了2014年9月,英国又宣布投资6000万英镑成立石墨烯工程创新中心,作为国家石墨烯研究院的补充,以期加速石墨烯应用研究和开发。由此可见,英国致力于石墨烯研发及商业化的决心和力度之大,正如英国财政大臣奥斯本所言,英国政府将“致力于确保让英国的发现在英国做出名堂来”。
热门的石墨烯甚至还曾惊动了英国的金融监管机构。2013年底英国金融市场行为监管局(FCA)曾专门就社会上的一些石墨烯投资骗局发出警告,提醒投资者小心上当。“有些以石墨烯为名的投资机会其实可能压根儿就与石墨烯毫无关系。”FCA的官员说,石墨烯的巨大市场前景和商业价值固然有着很强的吸引力,但如何实现工业化的大规模生产目前仍在探索中,石墨烯不可能很快走向市场。
鉴于石墨烯材料的广泛应用前景,欧盟也投巨资资助英国的石墨烯市场研发。2013年1月,曼彻斯特大学石墨烯研究项目获欧盟委员会总额达10亿欧元(按当时汇率约合8.55亿英镑)的“未来新兴科技”项目拨款,这笔巨额科研经费是欧盟委员会最高金额的研究拨款,将在未来十年内陆续划拨给曼彻斯特大学。
石墨烯的时代还有多远
石墨烯发现十余年来,无论是科技界还是企业界都对其寄予厚望。然而,科学家们也承认,石墨烯时代还需要等待。诺沃肖洛夫本人也认为,作为一种新材料,石墨烯“前途虽光明,但是道路必曲折”。不仅在技术上需要克服重大的关键环节,在商业应用方面也有更新换代所需要的投入产出比问题。
实际上,石墨烯的生产仍是一大难关,海姆与诺沃肖洛夫的手工发现显然无法实现大工业的量产。而目前的各种替代制备方式都有各自的局限,要么损失强度,要么成本太高。迄今,科学家都还没能找到适合工业化大规模生产推广的技术。石墨烯在电学性能方面也不是没有缺陷,它和金属电极的接触点电阻问题也一直是困扰科学家们的难题。更令人担忧的是石墨烯的环境风险,石墨烯被认为对人体可能有毒害风险。当然,很多材料都有毒,本来它们也不是食品原料——但石墨烯有个潜在的风险在于它可能很容易扩散。
面对石墨烯热潮,诺沃肖洛夫认为不能太夸大其作用。他表示,石墨烯的潜能也许只有在全新的应用领域里才能充分体现。要发挥其作用,就要在产品开发设计时就考虑到这种材料的特性。总之,这位发现者认为,石墨烯不是来颠覆旧材料的,而是来寻找真正属于它的新平台的。
多国布局石墨烯研发
石墨烯大规模产业化尚需时日,研究和创新是法宝。特别是自英国曼彻斯特大学两位教授安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫因2004年在石墨烯研究方面的杰出成就而荣获2010年诺贝尔物理学奖后,除英国外,许多国家和地区对石墨烯研发的支持力度进一步加强,仅以美国、韩国、中国为例。
美国通过国家自然科学基金等机构持续支持。2006年至2011年间,美国国家自然科学基金会关于石墨烯的资助项目近200项,重点项目包括石墨烯基超级电容材料、石墨烯材料连续大规模纳米制造等。美国国防部先进研究项目局还于2008年启动了碳原子射频应用项目,总投入2200万美元,开发超高速、超低功耗石墨烯基射频电路,即用石墨烯制造计算机芯片和晶体管。2012年,美国IBM公司成功研制出首款由石墨烯圆片制成的集成电路,使石墨烯特殊的电学性能彰显出应用前景,预示着未来可用石墨烯圆片来替代硅晶片。
韩国产学研合作促进石墨烯商业化。原韩国知识经济部曾计划在2012年至2018年向石墨烯领域提供2.5亿美元资助,其中1.24亿美元用于石墨烯技术研发,1.26亿美元用于石墨烯商业化应用研究。2013年,韩国产业通商资源部宣布,将整合韩国科研机构与企业力量推进石墨烯商业化发展,41家科研机构与6家企业形成石墨烯联盟,政府将在未来6年投入4230万美元,帮助企业实现石墨烯的应用产品与相关技术商业化,希望以此打造每年约153亿美元的市场,形成25家全球领先企业。
中国政府日益重视石墨烯材料的研发应用。在石墨烯领域,中国与发达国家基本同处起跑阶段。国家科技重大专项、国家973计划围绕“石墨烯宏量可控制备”“石墨烯基电路制造设备、工艺和材料创新”等方向部署了一批重大项目,取得了一批创新成果,国际影响力逐步提升。国家自然科学基金委也投入不菲,2007年至2012年石墨烯研究累计资助经费达3.3亿元。2012年,工业和信息化部把石墨烯列入《新材料产业“十二五”发展规划》。地方政府对石墨烯产业的兴趣也日益升温,宁波、常州、无锡、青岛、重庆等地纷纷设立石墨烯产业园区。中国石墨烯产业技术创新战略联盟于2013年成立,旨在推动石墨烯产业化。