刘忠范院士 石墨烯研究切勿急功近利

刘忠范院士指出石墨烯研究需避免急功近利，强调长期科研投入与产业化路径的理性规划。他通过对比国内外石墨烯研究现状、分析制备技术与产业化瓶颈，提出以“杀手锏应用”为核心的发展策略，并分享了北京石墨烯研究院的实践成果。以下是具体内容：一、石墨烯产业现状：基础研究薄弱，产业化面临多重挑战制备技术缺陷：粉体石墨烯：通过浓硫酸与高锰酸钾强氧化剥离石墨，但过程难以控制，导致产物片径不均、质量差，且污染严重。1公斤石墨烯需50吨水和50公斤浓硫酸，产能利用率仅7%。薄膜石墨烯：以铜箔为基底，在1000℃下通天然气生长单层石墨烯，但单层面积小且难以剥离，产能利用率仅0.23%。数据佐证：2022年粉体产能2.5万吨、薄膜产能540万平方米，但利用率极低，暴露产能过剩问题。国内外研究差异：国外：聚焦未来型技术研发，如石墨烯在量子计算、柔性电子等领域的突破。国内：以短期实用性产品开发为主，企业多为中小微初创公司，同质化竞争严重，高端研发能力不足。刘忠范考察全国14省29市百家企业后指出，国内产业竞争力薄弱，若持续急功近利，未来或面临“卡脖子”风险。二、产业化核心问题：缺乏“杀手锏应用”与关键技术突破应用场景模糊：刘忠范强调，新材料需具备“离开它不行”的用途才能立足。例如，硅因集成电路成为20世纪战略材料，而石墨烯尚未找到类似的核心应用场景。技术瓶颈未解：低成本规模化制备：现有方法污染大、效率低，难以满足工业需求。批量剥离转移技术：薄膜石墨烯剥离困难，限制了其在柔性显示等领域的应用。三、政策与科研生态：政府需保持科学距离，市场需公平竞争政府角色定位：刘忠范认为，科学探索需自由，政府过度干预科学前沿会破坏学术生态并增加决策风险。政策应聚焦繁荣市场，例如通过税收优惠、标准制定等支持企业创新，而非直接主导技术路线。市场创新文化：产业需鼓励“敢吃螃蟹”的试错精神，避免同质化竞争。例如，北京石墨烯研究院通过“研究院+公司”模式，推动装备制造革新，4英寸单晶晶圆年产2万片，2022年装备销售达1500万元。图：刘忠范院士在科技创新院士报告厅演讲四、实践案例：蒙烯材料开辟产业化新方向技术革新：针对石墨烯剥离难题，北京石墨烯研究院直接在工程材料表面高温生长石墨烯，开发出“蒙烯材料”。该材料无需剥离即可使用，年产值已达数千万元，为产业化提供了新思路。模式创新：研究院通过“基础研究+产业化孵化”双轮驱动，既推动学术前沿（如单晶晶圆制备），又落地应用技术（如蒙烯材料），形成闭环生态。五、未来展望：以底层逻辑驱动石墨烯产业升级刘忠范提出三大方向：长期科研投入：借鉴日本东丽研究碳纤维的案例，埋头攻关核心制备技术。聚焦杀手锏应用：在能源、电子、生物医学等领域挖掘石墨烯的不可替代性。优化政策与市场环境：政府引导资源向高端研发倾斜，企业避免低水平重复建设。结语：石墨烯作为21世纪战略材料，其发展需平衡科学探索与市场需求。刘忠范院士的呼吁与实践，为中国石墨烯产业提供了“戒浮躁、重基础、谋长远”的转型路径。