宋文芳 郝琳文
就社會普遍關(guān)注的石墨烯的研發(fā)與應(yīng)用,本刊記者專門采訪了科技日報(bào)社原社長、中國科技體制改革研究會會長張景安。他就石墨烯研發(fā)的意義,石墨烯的產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)的地位、創(chuàng)新在石墨烯產(chǎn)業(yè)中的作用,以及創(chuàng)新發(fā)展的問題,回應(yīng)了社會的關(guān)注。本刊記者整理如下。
石墨烯將引領(lǐng)新材料革命
在新材料應(yīng)用領(lǐng)域,有“前一百年是硅時(shí)代,后一百年是碳時(shí)代”之說。應(yīng)該說,我國對石墨烯的研判是走在比較前面的。早在20多年前,華為創(chuàng)始人任正非認(rèn)為,芯片7個(gè)納米就到極限,還有污染問題,必須加快新材料領(lǐng)域的研發(fā),找到環(huán)保的材料,石墨烯將改變?nèi)藗儗Σ牧系恼J(rèn)識。2014年6月任正非在一次媒體采訪時(shí)說:未來10~20年內(nèi)會爆發(fā)一場技術(shù)革命顛覆時(shí)代,石墨烯時(shí)代將取代硅時(shí)代?!?/p>
2004年,英國曼徹斯特大學(xué)安德烈·海姆和諾沃肖洛夫教授,取得了將墨烯成功分離這一重大發(fā)現(xiàn),并于2010年獲得諾貝爾物理學(xué)獎后,迅速風(fēng)靡全世界,掀起了石墨烯及相關(guān)材料研究的熱潮。
石墨烯集多種優(yōu)越性能于一體,具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性,在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景,被認(rèn)為是一種未來革命性的材料,是主導(dǎo)未來高新科技的主導(dǎo)材料之一。
有研究表明石墨烯是導(dǎo)電性最好的材料。電子在其中的運(yùn)動速度達(dá)到光速的1/300,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了電子在一般導(dǎo)體中的運(yùn)動速度;手機(jī)充電時(shí)間只需5秒就滿檔,可以連續(xù)使用半個(gè)月;電池充電10分鐘,環(huán)保節(jié)能汽車就有可能行駛1000公里。
石墨烯是世界上最硬的材料,在塑料里摻入1/100石墨烯,就能使塑料具備良好的導(dǎo)電性;加入1/100石墨烯,能使塑料的抗熱性能提高30攝氏度。在此基礎(chǔ)上可以研制出輕、拉伸性好和超強(qiáng)韌新型材料,用于制造汽車、飛機(jī)和衛(wèi)星。
石墨烯加入光伏材料,會改變其結(jié)構(gòu),增加太陽能轉(zhuǎn)化率;未來將取代煤炭與石油天然氣,成為提供人類生活所需大多數(shù)發(fā)電能源的來源。曼徹斯特大學(xué)副校長Colin Bailey教授稱:“石墨烯有可能徹底改變數(shù)量龐大的各種應(yīng)用,從智能手機(jī)和超高速寬帶到藥物輸送和計(jì)算機(jī)芯片?!?/p>
所以,石墨烯這種“神奇材料”的應(yīng)用領(lǐng)域可以說包羅萬象,前景廣闊,科學(xué)家甚至預(yù)言其將“徹底改變21世紀(jì)”。
總書記四看石墨烯
產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級很重要的一個(gè)方面是新材料的應(yīng)用。近年來,石墨烯材料的研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用進(jìn)入爆發(fā)期。黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人習(xí)近平總書記對石墨烯的研究、開發(fā)、應(yīng)用非常重視,4次聽取關(guān)于石墨烯的情況匯報(bào):
2013年9月30日,中共中央政治局組成人員到北京中關(guān)村,以實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略為題,在中關(guān)村舉行第九次集體學(xué)習(xí)。其間,習(xí)總書記和委員們聽取了中科院國家納米中心研究員智林杰教授關(guān)于石墨烯等新材料開發(fā)應(yīng)用情況的匯報(bào),得到了習(xí)總書記高度重視。
2014年12月13日,清華大學(xué)研究員、博士生導(dǎo)師,清華大學(xué)深圳研究院院長、石墨烯產(chǎn)業(yè)奠基人馮冠平,向習(xí)近平總書記匯報(bào)了石墨烯研究和應(yīng)用的發(fā)展,獲得了習(xí)總書記的高度評價(jià)。馮冠平是常州人,他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在常州建立石墨烯研究院,有十幾個(gè)團(tuán)隊(duì)在做石墨烯項(xiàng)目,研發(fā)應(yīng)用都做得非常好。
2015年10月23日,習(xí)近平參觀曼徹斯特大學(xué)國家石墨烯研究院。聽取了諾貝爾物理學(xué)獎獲得者諾沃肖洛夫教授介紹石墨烯研究情況,參觀了石墨烯產(chǎn)產(chǎn)品展示和生產(chǎn)石墨烯的地下超凈實(shí)驗(yàn)室。
參觀過程中,習(xí)近平肯定曼徹斯特大學(xué)國家石墨烯研究院在石墨烯領(lǐng)域的研究實(shí)力和國際影響力。指出,在當(dāng)前新一輪產(chǎn)業(yè)升級和科技革命大背景下,新材料產(chǎn)業(yè)必將成為未來高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石和先導(dǎo),對全球經(jīng)濟(jì)、科技、環(huán)境等各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展產(chǎn)生深刻影響。中國是石墨資源大國,也是石墨烯研究和應(yīng)用開發(fā)最活躍的國家之一。中英在石墨烯研究領(lǐng)域完全可以實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”。相信雙方交流合作將推動相關(guān)研究和開發(fā)進(jìn)程,令雙方受益。
2016年5月25日,習(xí)近平總書記在黑龍江考察調(diào)研,在哈爾濱科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大廈,習(xí)近平聽取了黑龍江省高新技術(shù)研發(fā)、科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)服務(wù)、成果交易轉(zhuǎn)化總體情況介紹,察看石墨烯等高新技術(shù)成果展示。
世界趨勢中國機(jī)會
科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力,未來國與國之間的競爭是科技之爭,材料之爭。石墨烯是碳時(shí)代的萬能材料。是新一代產(chǎn)業(yè)革命、技術(shù)革命的先導(dǎo),是顛覆未來的戰(zhàn)略材料,對轉(zhuǎn)型升級、未來發(fā)展具有重要意義。
我一直關(guān)注和研究石墨烯的發(fā)展動態(tài),2014年3月3日,我寫了一篇關(guān)于石墨烯的文章,發(fā)表在《科技日報(bào)》。在那個(gè)時(shí)候,國際上歐盟及英、美、韓、德等國在石墨烯以巨資投入,極大地推動了石墨烯應(yīng)用研究;企業(yè)也敏感地抓住時(shí)機(jī)進(jìn)行石墨烯研發(fā)和參與到產(chǎn)業(yè)化競爭中,力圖迅速占領(lǐng)制高點(diǎn)。我國江蘇、浙江、深圳、上海、山東、福建、遼寧、重慶、黑龍江與中科院以多種新式協(xié)同創(chuàng)新,紛紛成立了技術(shù)聯(lián)盟。在研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化上做了大量攻關(guān),成果斐然。
這幾年我也到對石墨烯的開發(fā)應(yīng)用許多大學(xué)、研發(fā)機(jī)構(gòu)、幾十家企業(yè)進(jìn)行調(diào)研,參加過很多研討會。中國近10年來關(guān)于石墨烯的論文世界第一;石墨烯技術(shù)世界第一;研發(fā)專利第一,占世界的1/3,之后是美國、韓國、日本。預(yù)計(jì)到2020年,中國石墨烯產(chǎn)業(yè)能達(dá)到1000個(gè)億。
我最近也在關(guān)注和支持幾個(gè)石墨烯項(xiàng)目。
中國化工大學(xué),關(guān)于地膜等塑料降解,減少白色污染。這個(gè)項(xiàng)目成功,將會與發(fā)現(xiàn)塑料一樣,成為貢獻(xiàn)世界的環(huán)保項(xiàng)目。
四川大學(xué),有幾位從日本回來的年輕人,應(yīng)用石墨烯做去農(nóng)藥殘留。這個(gè)項(xiàng)目在環(huán)境保護(hù)、食品安全愈加重視的今天,將會有廣闊的市場前景。
深圳德豐的納米石墨烯加入輪胎,不僅提高了安全性、耐用性,耐磨損、減少污染源。
新能源汽車基鋰離子電池,可在-30℃—80℃環(huán)境下工作,電池循環(huán)壽命高達(dá)3500次左右,充電效率是普通充電產(chǎn)品的24倍,可以遙控充電。
對于石墨烯的研發(fā)與應(yīng)用是一個(gè)非常艱難的過程,也存在一些問題:炒作多,進(jìn)展少。一些公司認(rèn)為開發(fā)有難度,炒概念、形式主義勝過干實(shí)事。
我一直呼吁要保護(hù)國家石墨烯戰(zhàn)略資源。我國是石墨烯資源大國,一些地方粗放開發(fā),低價(jià)賣給國外,有的沉入海底,有的國外精加工后,高價(jià)賣回中國。在石墨烯的提取上,減少環(huán)境污染。
在21世紀(jì)的新材料革命中,中國不能再落后,應(yīng)該抓住機(jī)會,在石墨烯浩瀚的海洋中,選擇有限的目標(biāo)、準(zhǔn)確的目標(biāo)、好的項(xiàng)目,扎實(shí)攻關(guān),鍥而不舍,敢于啃硬骨頭,把石墨烯產(chǎn)業(yè)做到世界第一??偖a(chǎn)值達(dá)到2000億元,這既是我的預(yù)測也是希望。
引進(jìn)縮小差距創(chuàng)新決定未來
談到與國際接軌,過去我們學(xué)習(xí)、借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),就是到國外學(xué)習(xí),買回人家更新的生產(chǎn)線。雖然大多是過期不用付費(fèi),實(shí)際引進(jìn)價(jià)值不高。因此,始終是步人后塵,落后于人。在國際社會越來越重視知識產(chǎn)權(quán)的今天,我們的企業(yè)應(yīng)該有所作為!
科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力,自主創(chuàng)新是第一競爭力。對于企業(yè)而言,如果要引進(jìn)技術(shù)、設(shè)備、專利,首先應(yīng)當(dāng)考慮其先進(jìn)性、時(shí)效性和專利周期,但是我認(rèn)為最重要的是,沒有自主知識產(chǎn)權(quán),就意味著沒有競爭力。我們更需要學(xué)習(xí)的是如何建立高效的知識產(chǎn)權(quán)制度,擁有自己的知識產(chǎn)權(quán),實(shí)現(xiàn)中國智造。只有自身科技實(shí)力強(qiáng)大,才能引領(lǐng)世界。
我們處于一個(gè)嶄新的時(shí)代,國家鼓勵(lì)企業(yè)進(jìn)行科技創(chuàng)新與人才培養(yǎng),要實(shí)現(xiàn)中國夢,人才是關(guān)鍵。不論是高新企業(yè)、傳統(tǒng)企業(yè),還是更廣闊的農(nóng)村都需要有創(chuàng)新精神的人才。
對于中國國情來講,農(nóng)業(yè)大國“三農(nóng)”問題還是很突出。農(nóng)村的年輕人外出求學(xué)、打工多年后,也有想回家鄉(xiāng)創(chuàng)業(yè)發(fā)展、回報(bào)家鄉(xiāng)的愿望。我曾經(jīng)談到過“歸燕經(jīng)濟(jì)”,中國歸燕經(jīng)濟(jì)異軍突起:大量的農(nóng)村外出上學(xué)的、打工的以及企業(yè)家、甚至出國的都紛紛返鄉(xiāng)創(chuàng)業(yè),形成創(chuàng)業(yè)潮、創(chuàng)新潮,成為振興農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、建設(shè)美麗鄉(xiāng)村的一支創(chuàng)新力量。
“歸燕經(jīng)濟(jì)”的興起,關(guān)鍵是中國的文化起了作用,中國的文化就是家鄉(xiāng)情節(jié)、老鄉(xiāng)情結(jié),永遠(yuǎn)割不斷的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、鄉(xiāng)情、鄉(xiāng)音。他們對家鄉(xiāng)的資源了如指掌,又有人脈關(guān)系,房價(jià)低、勞動成本低、消費(fèi)水平低。結(jié)合他們在大城市的見聞、接受的理念、學(xué)到的本事、掌握的資源,加上現(xiàn)代社會交通、通信、網(wǎng)絡(luò)都已經(jīng)非常發(fā)達(dá),在中國農(nóng)村發(fā)展最好的機(jī)遇期,是歸燕們干成事業(yè),成就夢想的最好時(shí)機(jī)。
如何讓更多的歸燕在創(chuàng)業(yè)上有所創(chuàng)新,有更高的眼界和更高的起點(diǎn)?新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式成為新的熱點(diǎn)。創(chuàng)新決定未來,向高技術(shù)進(jìn)軍,席卷全國的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)出現(xiàn)大量的顛覆式創(chuàng)新和爆發(fā)式增長。眾多的優(yōu)勢與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)融合發(fā)展,形成一股不可阻擋新的生產(chǎn)力,在廣大農(nóng)村悄然興起,成為燎原之勢。休閑農(nóng)業(yè)、鄉(xiāng)村旅游、種植養(yǎng)殖、農(nóng)村電商、鄉(xiāng)村網(wǎng)絡(luò)、高技術(shù)的小城鎮(zhèn)企業(yè)、先進(jìn)的技術(shù)與家鄉(xiāng)的資源結(jié)合,賣到全國和世界,已經(jīng)是很容易就能做到的事情。這些企業(yè)的起點(diǎn)非常高,很多是跨越式發(fā)展,這些創(chuàng)新是世界上最先進(jìn)的技術(shù),與農(nóng)村實(shí)際相結(jié)合,在農(nóng)村開花結(jié)果,被譽(yù)為又一個(gè)異軍突起的歸燕經(jīng)濟(jì),是中國農(nóng)村新的亮點(diǎn),是農(nóng)村經(jīng)濟(jì)振興、美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的生力軍。
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