Image

院士劉忠范:石墨烯等新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的底層邏輯


編輯:2025-01-29 16:28:58

       材料是產(chǎn)業(yè)的先導(dǎo)。我們常說的“卡脖子”技術(shù)深層次的根源是材料,材料是制約我國(guó)高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸之一。
  抓住新材料,就抓住了新的發(fā)展機(jī)遇。發(fā)展新材料、開辟新賽道,是解決諸多“卡脖子”難題、實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展的關(guān)鍵抓手?! ?024年4月10日,由深圳創(chuàng)新發(fā)展研究院、中關(guān)村產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)研究院、深圳企聯(lián)等共同主辦的科技創(chuàng)新院士報(bào)告廳第12期開講,中國(guó)科學(xué)院院士、北京石墨烯研究院院長(zhǎng)劉忠范以“新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的底層邏輯:石墨烯的創(chuàng)新實(shí)踐”為題發(fā)表演講。
  劉忠范院士認(rèn)為,新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,要綁定龍頭企業(yè),找到“殺手锏級(jí)”的應(yīng)用場(chǎng)景,借力發(fā)力?,F(xiàn)狀是科學(xué)家做科學(xué)家的事,產(chǎn)業(yè)界做產(chǎn)業(yè)界的事,中間沒人管,導(dǎo)致技術(shù)創(chuàng)新鏈條中斷。因此,要解決好技術(shù)創(chuàng)新鏈條不完整的問題,重點(diǎn)布局鏈接基礎(chǔ)研究階段和產(chǎn)業(yè)化階段的中間環(huán)節(jié),即材料工程化和規(guī)模化中試環(huán)節(jié)。
  以下內(nèi)容根據(jù)劉忠范院士演講記錄整理,經(jīng)講者審訂。
  一、來自碳纖維產(chǎn)業(yè)的啟示
  碳纖維材料是60年前開始的競(jìng)爭(zhēng),碳纖維是一種非常重要的新材料,具有輕質(zhì)高強(qiáng)等諸多優(yōu)異特性。早年的碳纖維做釣魚竿、高爾夫球桿用,現(xiàn)在已成為航空航天、國(guó)防軍工、石油化工、風(fēng)電葉片等領(lǐng)域不可或缺的存在。
  目前,全球碳纖維市場(chǎng)需求已達(dá)20萬(wàn)噸量級(jí),且在迅速增長(zhǎng)之中。全球碳纖維前五家企業(yè)占了全球62%的產(chǎn)能,其中日本占了3家,東麗、三菱麗陽(yáng)和東邦,比例達(dá)47.3%,其余兩家是德國(guó)西格里和美國(guó)赫氏。
  日本東麗公司應(yīng)該是碳纖維產(chǎn)業(yè)的拓荒者和領(lǐng)頭羊,創(chuàng)造了近半個(gè)世紀(jì)的碳纖維材料研發(fā)歷史。
  1961年日本東麗成立碳纖維研發(fā)部,到了1971年實(shí)現(xiàn)T300(1噸/月)的規(guī)?;a(chǎn),這個(gè)過程花了十年時(shí)間。我們現(xiàn)在講的T300、T800、T1000,還有M60系列產(chǎn)品,日本人早在上世紀(jì)80年代就完成了。
  從1990年代開始,碳纖維開始在飛機(jī)上使用,例如波音777的尾翼等。真正的突破是用在波音787上,2003年?yáng)|麗公司贏得了波音787的合同。波音公司要做新一代的大飛機(jī),而“新一代”通常是從新材料入手。波音公司滿世界找材料,*終選擇了碳纖維。材料生產(chǎn)廠商和應(yīng)用客戶的共同努力,使得碳纖維新材料找到了其“殺手锏級(jí)”的用途。
  我要強(qiáng)調(diào)的是,日本東麗公司花了1400多億日元從事碳纖維新材料研發(fā),一直處于虧損狀態(tài),直到2011年才進(jìn)入穩(wěn)定盈利期,前后花了50年的時(shí)間。半個(gè)世紀(jì)的堅(jiān)持,實(shí)屬不易。值得我們學(xué)習(xí),更值得我們深思。
  中國(guó)碳纖維的發(fā)展,可以概括為八個(gè)字:“起個(gè)大早,趕個(gè)晚集”。其實(shí)我們?cè)缭?960年代中期就開始了PAN基碳纖維的研究,跟日本差不多同步。1970年代初期,實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)突破連續(xù)化工藝;1974年山西煤化所開始設(shè)計(jì)我國(guó)第一條碳纖維生產(chǎn)線,1976年建成中試生產(chǎn)線,1978年拿了全國(guó)科技大會(huì)獎(jiǎng),后來這條中試線整體搬遷到吉林石化。
  實(shí)際上,1970年代的國(guó)產(chǎn)碳纖維與國(guó)外差別并不大,有關(guān)部門也高度重視這種新興材料。時(shí)任國(guó)防科委主任張愛萍主持召開了“7511”會(huì)議,先后組織了二十多家科研和企事業(yè)單位聯(lián)合攻關(guān)。由于知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬問題,各部門難以協(xié)調(diào),*后不了了之。知識(shí)產(chǎn)權(quán)算誰(shuí)的?誰(shuí)牽頭?誰(shuí)獲益?這些無(wú)法回避的問題導(dǎo)致碳纖維新材料研發(fā)工作進(jìn)展緩慢。這樣的事情現(xiàn)在也在不斷發(fā)生著,不同利益的主體一起搞創(chuàng)新,很難協(xié)同,結(jié)局就是轟轟烈烈開始,凄凄慘慘結(jié)局。
  進(jìn)入21世紀(jì),師昌緒先生呼吁要大力發(fā)展碳纖維產(chǎn)業(yè),引起政府有關(guān)部門的重視并采取了有力措施。“863計(jì)劃”、“973計(jì)劃”相繼將碳纖維列入重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目。2005年我國(guó)碳纖維企業(yè)僅10家左右,合計(jì)產(chǎn)能占全球的1%。2008年國(guó)企進(jìn)入碳纖維行業(yè),2010年碳纖維產(chǎn)能占全球高性能碳纖維總量的0.5%。2010年到2014年,產(chǎn)能從6445噸增至15000噸,產(chǎn)量從1500噸增至3700噸。2012年工信部“十二五”規(guī)劃碳纖維產(chǎn)能1.2萬(wàn)噸/年,2017年達(dá)到2.6萬(wàn)噸,僅次于美國(guó)和日本,占比18%。目前我國(guó)從事碳纖維復(fù)合材料研制及生產(chǎn)的企業(yè)近百家,產(chǎn)能千噸以上的有7家。大多數(shù)企業(yè)的碳纖維產(chǎn)品仍處于低端領(lǐng)域,普遍處于虧損狀態(tài)。
  碳纖維產(chǎn)業(yè)給我們的啟示是什么?
  一是耐心和堅(jiān)持,東麗公司半個(gè)世紀(jì)的堅(jiān)持*后成就了其碳纖維產(chǎn)業(yè)龍頭老大的地位。我們?nèi)绻軌驁?jiān)持50年,做不到才怪,問題是我們有沒有這個(gè)耐心。
  二是企業(yè)主導(dǎo)和領(lǐng)軍企業(yè),任何科技創(chuàng)新成果*后必須通過企業(yè)才能落地。沒有企業(yè)主導(dǎo),*后是落不了地的;而沒有領(lǐng)軍企業(yè)的存在,產(chǎn)業(yè)很難發(fā)展起來,1萬(wàn)個(gè)小作坊企業(yè)也比不上1個(gè)龍頭企業(yè)。
  三是綁定頭部企業(yè)和殺手锏級(jí)的應(yīng)用場(chǎng)景非常重要。假如沒有波音公司的加持,碳纖維產(chǎn)業(yè)的大規(guī)??焖侔l(fā)展很難想象。日本東麗綁定了波音公司,為其碳纖維材料找到了強(qiáng)大的市場(chǎng)牽引。這應(yīng)該是新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)規(guī)律,綁定龍頭企業(yè),找到“殺手锏級(jí)”的應(yīng)用場(chǎng)景,借力發(fā)力。
  四是領(lǐng)頭人和工匠群體,沒有東麗公司不能說就沒有碳纖維,但是有可能現(xiàn)在還處于起步階段。所以一個(gè)領(lǐng)頭人、一個(gè)領(lǐng)頭組織、一個(gè)工匠群體極其重要。
  我認(rèn)為這四點(diǎn)就是新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共性的底層邏輯,這些共性的東西對(duì)石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)也適用。
  二、與國(guó)外相比,中國(guó)石墨烯行業(yè)的關(guān)注點(diǎn)不在一個(gè)頻道上
  石墨烯材料可以暢想的應(yīng)用前景很多,但哪個(gè)能成為產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實(shí)還不好說。
  石墨烯粉體材料作為鋰離子電池的導(dǎo)電添加劑已經(jīng)出現(xiàn)在市場(chǎng)上,究竟*多大依然是一筆糊涂賬。氧化石墨烯基散熱膜已經(jīng)用在華為手機(jī)上,*還不錯(cuò),與人工石墨散熱膜有一拼。石墨烯防腐涂料受到很多企業(yè)的青睞,國(guó)內(nèi)有數(shù)千家企業(yè)在做相關(guān)工作。但是,還沒有真正實(shí)現(xiàn)規(guī)模化的市場(chǎng)落地,還有很多技術(shù)問題需要攻關(guān)。石墨烯材料在觸摸屏、傳感器、電子報(bào)紙、電磁屏蔽以及超快光通信領(lǐng)域都有潛在的應(yīng)用價(jià)值,盡管大多仍在探索之中。
  從0到1的原創(chuàng)性基礎(chǔ)研究突破常常是“無(wú)心栽柳”的結(jié)果,源于科學(xué)家們的強(qiáng)烈好奇心和求知欲,很難進(jìn)行“規(guī)劃”和重點(diǎn)“攻關(guān)”。所以,基礎(chǔ)研究不能過于急功近利,需要培育創(chuàng)新性的文化土壤,打造自由寬松的文化環(huán)境,允許一些人做看似“毫無(wú)用處”的探索性工作,這是支持原始性創(chuàng)新的關(guān)鍵所在。當(dāng)你問他“干嘛用”的時(shí)候,就已經(jīng)偏離了基礎(chǔ)研究的邏輯。
  據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),中國(guó)現(xiàn)在有60個(gè)石墨烯產(chǎn)業(yè)園、113個(gè)石墨烯研究院、17個(gè)石墨烯創(chuàng)新中心,還有17個(gè)石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。這些石墨烯相關(guān)組織,全世界加在一起也沒我們多。
  我們?cè)倏匆幌率@暾?qǐng)情況,中國(guó)占了全球的72%,數(shù)量達(dá)9.2萬(wàn)件,而排名第二的美國(guó)只有9000多件,是我們的十分之一。我們?yōu)槭裁锤隳敲炊鄬@?,真的有用嗎?br />  再看論文數(shù)量,全球發(fā)表石墨烯相關(guān)論文35萬(wàn)余篇,我們擁有26萬(wàn)余篇,占比74.5%,排名第二的美國(guó)是4.7萬(wàn)篇。中國(guó)當(dāng)今的學(xué)術(shù)評(píng)價(jià)體制就是,鼓勵(lì)大家玩命發(fā)文章,這樣可以得到諸多好處,盡管這種好處似乎只對(duì)自己有用。
  統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)反映不了真實(shí)情況,說明不了我們世界領(lǐng)先。
  國(guó)內(nèi)石墨烯行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)是什么?我經(jīng)常講是“三大件”,新能源、大健康和電熱產(chǎn)品、涂料,占比超過80%。其中新能源占了一半,大健康電熱產(chǎn)品占了23%,涂料占了8%。
  我經(jīng)常被問到,中國(guó)的石墨烯產(chǎn)業(yè)處于什么水平?我無(wú)法正面回答,與歐洲、美國(guó)、日本和韓國(guó)相比,根本不在一個(gè)頻道上,沒法比較。國(guó)外更多關(guān)注真正體現(xiàn)石墨烯新材料特性的未來型技術(shù)研發(fā),而我們大多關(guān)注能立即賺到錢的實(shí)用性產(chǎn)品。
  韓國(guó)在石墨烯領(lǐng)域是一匹黑馬,其特點(diǎn)是以三星公司為核心,形成了一個(gè)石墨烯網(wǎng)絡(luò),大學(xué)、科研院所都圍繞三星公司開展石墨烯新材料研發(fā)工作。很多石墨烯器件相關(guān)的核心專利都在三星公司,我們申請(qǐng)的很多專利沒多大意義,企業(yè)關(guān)注的是實(shí)用價(jià)值,而大學(xué)教授關(guān)注的是數(shù)量而已。這說明任何一個(gè)產(chǎn)業(yè)要想走得遠(yuǎn),龍頭企業(yè)特別重要,光靠科學(xué)家折騰是搞不定的,因?yàn)榭茖W(xué)家通常做不了企業(yè)。
  中國(guó)的石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)存在諸多挑戰(zhàn)。我們的小作坊式石墨烯企業(yè)占了90%以上,缺少龍頭領(lǐng)軍企業(yè),可持續(xù)發(fā)展能力很弱。2019年,我率領(lǐng)20人的調(diào)研組花了半年時(shí)間走遍全國(guó)14個(gè)省29個(gè)城市,實(shí)地考察了上百家石墨烯企業(yè),這些企業(yè)都是精挑細(xì)選具有代表性的。我們發(fā)現(xiàn)了很多問題,令人憂心。一個(gè)普遍存在的問題是同質(zhì)化現(xiàn)象非常嚴(yán)重,大煉鋼鐵式的低水平惡性競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致有限資源的高度分散和浪費(fèi)。在研發(fā)目標(biāo)的選擇上,急功近利,只關(guān)心現(xiàn)在,不關(guān)心未來。在石墨烯領(lǐng)域,科技與經(jīng)濟(jì)的兩張皮現(xiàn)象十分嚴(yán)重,一大批科研人員搞文章,還有更多的企業(yè)家們做產(chǎn)業(yè),缺少實(shí)質(zhì)性的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新。
  不可否認(rèn),來自各級(jí)政府、各個(gè)部門的過度碎片化的政策引導(dǎo),是造成一窩蜂建設(shè)石墨烯產(chǎn)業(yè)園區(qū)和全民造烯運(yùn)動(dòng)的重要原因,也是造成產(chǎn)能過剩的根本原因。產(chǎn)業(yè)還沒真正發(fā)展,我們的產(chǎn)能已經(jīng)過剩了,這是一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題。這種無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)很大程度上弱化了我國(guó)龐大的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。
  “國(guó)家意志”和“市場(chǎng)意志”有效協(xié)同,應(yīng)該是我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵,沒有國(guó)家意志就沒有長(zhǎng)遠(yuǎn)布局,我們現(xiàn)在的企業(yè)有長(zhǎng)遠(yuǎn)布局的不多,華為是個(gè)特例。與此同時(shí),沒有市場(chǎng)意志就會(huì)背離市場(chǎng)規(guī)律,導(dǎo)致市場(chǎng)無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)的亂象。事實(shí)上,“國(guó)家意志”和“市場(chǎng)意志”是兩只無(wú)形的大手,在高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。今年的政府工作報(bào)告提出要“促進(jìn)有效市場(chǎng)和有為政府更好結(jié)合”,這一點(diǎn)極為重要。“有效市場(chǎng)”也來自“有為政府”,希望盡快落到實(shí)處。
  三、一個(gè)新材料要想站住腳,必須找到一個(gè)“殺手锏級(jí)”應(yīng)用
  一個(gè)新的材料、新的技術(shù)走進(jìn)市場(chǎng),通常經(jīng)歷技術(shù)萌芽期、期望頂峰、泡沫谷底期、爬坡期、穩(wěn)定應(yīng)用期等五個(gè)階段,石墨烯也不例外。實(shí)際上,科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室里搗鼓的東西絕大多數(shù)走不完這條道,僅僅是實(shí)驗(yàn)室里的“實(shí)驗(yàn)樣品”而已。
  從實(shí)驗(yàn)室里的樣品變成規(guī)模化的產(chǎn)品,再到市場(chǎng)化的商品,這條路很長(zhǎng),也是個(gè)大浪淘沙的過程。
  石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)我認(rèn)為是八個(gè)字:前途無(wú)量,任重道遠(yuǎn)。這個(gè)產(chǎn)業(yè)還存在很多“卡脖子”的問題,比如低成本的規(guī)?;苽浼夹g(shù)現(xiàn)在還沒有解決,也沒有那么容易解決。批量剝離轉(zhuǎn)移也是個(gè)大問題。石墨烯薄膜通常高溫生長(zhǎng)在金屬催化劑表面,使用時(shí)通常需要?jiǎng)冸x轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底上。這是一個(gè)巨大的技術(shù)挑戰(zhàn),因?yàn)樯婕暗氖菃螌釉雍穸鹊膭冸x和轉(zhuǎn)移技術(shù)。
  尤其需要指出的是,石墨烯尚未找到真正的“殺手锏級(jí)”用途,我們現(xiàn)在所有的嘗試還處于當(dāng)年碳纖維做釣魚竿的階段。石墨烯產(chǎn)業(yè)之路很長(zhǎng),急不得。
  我一直認(rèn)為,“卡脖子”技術(shù)是熬出來的,絕不是臨時(shí)抱佛腳砸錢突擊出來的,需要數(shù)十年如一日的不懈努力和持續(xù)的資源投入。“卡脖子”問題既是過去時(shí),也是現(xiàn)在時(shí)和未來時(shí),如果不改變急功近利的群眾運(yùn)動(dòng)式的做法以及“物美價(jià)廉”的傳統(tǒng)思維方式,我們?cè)谑┑扔部萍碱I(lǐng)域還會(huì)不斷出現(xiàn)“卡脖子”問題。
  我特別喜歡比爾·蓋茨講過的一句話,他說“我們總是高估今后一兩年內(nèi)將要發(fā)生的變革,也總是低估未來十年將要發(fā)生的變革”。很多人對(duì)石墨烯就是這種態(tài)度,總以為一兩年就能賺大錢,一擁而上。明知道十年后肯定賺大錢,也很少有人堅(jiān)持。我們的企業(yè)不等,我們的政府也不等,這是我們的傳統(tǒng)思維方式,改起來不容易。
  2022年,我國(guó)石墨烯粉體的產(chǎn)能2.2萬(wàn)噸,薄膜產(chǎn)能540萬(wàn)平方米。粉體的利用率7%左右,薄膜的利用率0.23%左右,已經(jīng)處于產(chǎn)能過剩狀態(tài)。必須強(qiáng)調(diào)的是,石墨烯材料制造業(yè)尚有巨大的提升空間,今天的石墨烯還不能支撐起石墨烯產(chǎn)業(yè)的大廈。中國(guó)石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)需要像東麗公司那樣的領(lǐng)軍企業(yè),需要舍我其誰(shuí)、志存高遠(yuǎn)的擔(dān)當(dāng)者,需要一大批追求極致的“匠人”。其實(shí)何止石墨烯,硬科技產(chǎn)業(yè)都應(yīng)該這樣。
  四、如何破解科技和經(jīng)濟(jì)“兩張皮”難題?
  我是2008年進(jìn)入石墨烯領(lǐng)域的。此前,做了十年的碳納米管研究。2018年創(chuàng)建北京石墨烯研究院(BGI),BGI是北京市支持成立的新型研發(fā)機(jī)構(gòu),開工之初,手中沒有一分錢,我以個(gè)人名義從首都發(fā)展集團(tuán)借款4750萬(wàn)元,當(dāng)年年底經(jīng)費(fèi)到賬后,就還清了這筆借款,還多還了100萬(wàn)元利息。
  盡管遭遇三年新冠疫情,BGI在過去五年多來取得了飛速發(fā)展。目前擁有兩棟大樓,一棟是研發(fā)大樓,一棟是公司產(chǎn)業(yè)化大樓;員工規(guī)模已達(dá)410余人,成為全球*大規(guī)模的石墨烯新材料研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化隊(duì)伍。2017年12月26日,注冊(cè)成立北京石墨烯研究院有限公司,一手是研究院,一手是有限公司,一體兩翼,一對(duì)一孵化,這是我們的制度設(shè)計(jì)。需要強(qiáng)調(diào)的是,我們既擁有基礎(chǔ)研究團(tuán)隊(duì),又擁有工藝研發(fā)團(tuán)隊(duì),還有市場(chǎng)落地團(tuán)隊(duì)和專業(yè)化管理團(tuán)隊(duì),因此是一個(gè)真正意義上的復(fù)合型團(tuán)隊(duì)。
  我在北大做了31年教授,深知大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)的局限性。通常情況下,大學(xué)和科研院所的研究團(tuán)隊(duì)(課題組)通常由導(dǎo)師、助手和單一專業(yè)背景的研究生和博士后組成,規(guī)模是幾個(gè)人到幾十人不等。老實(shí)講,這種研究團(tuán)隊(duì)能做的事情是有限的,比較適合于興趣導(dǎo)向的發(fā)散性基礎(chǔ)研究,可能折騰出諾貝爾獎(jiǎng)來。但是,你想讓這樣的團(tuán)隊(duì)去攻關(guān)“卡脖子”技術(shù)和推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化落地幾乎是不可能的,一方面人員構(gòu)成過于單一,另一方面體量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
  BGI的追求目標(biāo)是什么呢?一是向全球市場(chǎng)提供*具競(jìng)爭(zhēng)力的石墨烯材料,另一個(gè)是向市場(chǎng)提供*好的石墨烯制備裝備和規(guī)?;a(chǎn)線。一手抓材料,一手抓裝備,這是我們的核心發(fā)展戰(zhàn)略,也是BGI的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
  我發(fā)表了數(shù)百篇學(xué)術(shù)論文,沒有BGI這個(gè)平臺(tái),很難對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)有實(shí)質(zhì)性貢獻(xiàn)。發(fā)文章不應(yīng)該是目的,應(yīng)該是研究的副產(chǎn)品。把發(fā)文章變成追求的目標(biāo),別的變成副產(chǎn)品,完全是本末倒置。
  我們經(jīng)常講技術(shù)創(chuàng)新鏈條,從實(shí)驗(yàn)室階段到中試階段再到產(chǎn)業(yè)化階段,一般分為9級(jí)。BGI重點(diǎn)布局鏈接基礎(chǔ)研究階段和產(chǎn)業(yè)化階段的中間環(huán)節(jié),即材料工程化和規(guī)模化中試環(huán)節(jié)。技術(shù)創(chuàng)新鏈條的不完整是產(chǎn)生“卡脖子”問題的深層次原因,表現(xiàn)為科技與經(jīng)濟(jì)的“兩張皮”,科學(xué)家做科學(xué)家的事,產(chǎn)業(yè)界做產(chǎn)業(yè)界的事,中間沒人管,導(dǎo)致技術(shù)創(chuàng)新鏈條是斷的。
  為什么會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問題?一是我們現(xiàn)行人才評(píng)價(jià)體制讓科技工作者滿足于發(fā)表學(xué)術(shù)論文,沒有動(dòng)力把科研成果推向中試和產(chǎn)業(yè)化。二是實(shí)驗(yàn)室里的科研成果很難被企業(yè)接住。我發(fā)表了數(shù)百篇石墨烯論文,但企業(yè)很難接得住,因?yàn)槿鄙俟こ袒鸵?guī)模化的環(huán)節(jié)。絕大多數(shù)企業(yè)沒有能力和意愿填補(bǔ)這個(gè)空白。如果不重視解決這個(gè)問題,我們建再多的研發(fā)平臺(tái)也沒用。
  BGI獨(dú)創(chuàng)的蒙烯玻璃纖維材料實(shí)現(xiàn)了規(guī)?;a(chǎn)業(yè)落地,石墨烯TOC分離膜、石墨烯電鏡載網(wǎng)陸續(xù)推向市場(chǎng)。我可以自信地講,BGI是引領(lǐng)全球的石墨烯材料研發(fā)和產(chǎn)業(yè)孵化基地。
  為了探索石墨烯材料的“殺手锏級(jí)”用途,BGI建立了“未來實(shí)驗(yàn)室”,架起鏈接“材料”與“市場(chǎng)”的橋梁。BGI未來實(shí)驗(yàn)室有三大板塊:電熱技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、散熱技術(shù)實(shí)驗(yàn)室和電磁技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。這三大板塊是我對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的預(yù)判,與當(dāng)前市場(chǎng)上炒作的方向不完全一致。
  第一,石墨烯是優(yōu)異的新型電熱轉(zhuǎn)換材料,擁有電熱轉(zhuǎn)換效率高、升溫速度快、柔性、透明等諸多優(yōu)勢(shì)。事實(shí)上,石墨烯電暖畫和保暖衣,還有諸多石墨烯大健康產(chǎn)品都屬于石墨烯電熱技術(shù)產(chǎn)品,也是進(jìn)入市場(chǎng)*早的石墨烯產(chǎn)品。
  第二,石墨烯擁有已知*高的熱導(dǎo)率,是非常好的導(dǎo)熱散熱材料,石墨烯導(dǎo)熱散熱技術(shù)擁有巨大的市場(chǎng)潛力。石墨烯散熱膜已經(jīng)用在華為手機(jī)上。
  第三,石墨烯也是優(yōu)良的電磁功能材料,在輕量化導(dǎo)線、電磁屏蔽等諸多方面有著廣闊的應(yīng)用前景。
  基于上述原因,BGI未來實(shí)驗(yàn)室重點(diǎn)布局了這三大板塊,客戶需求導(dǎo)向,逆向材料研發(fā)。我們特別強(qiáng)調(diào)綁定用戶,共同研發(fā),實(shí)踐證明這是行之有效的好辦法。
  五、政府不能離科學(xué)前沿太近,否則會(huì)帶來巨大的決策風(fēng)險(xiǎn)
  我們不能滿足于建立一堆研發(fā)平臺(tái)。沒有企業(yè)的介入和市場(chǎng)化機(jī)制,這些研發(fā)平臺(tái)只能產(chǎn)生一大堆文章和專利、無(wú)數(shù)的“自嗨式”創(chuàng)新突破以及眾多小作坊式的公司。不經(jīng)過市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的洗禮,任何創(chuàng)新性成果都無(wú)法真正轉(zhuǎn)化落地和創(chuàng)造市場(chǎng)價(jià)值。
  產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的*佳模式是什么?我總結(jié)了兩種截然不同的協(xié)同創(chuàng)新模式:一個(gè)是一臺(tái)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的模式,一個(gè)是多臺(tái)機(jī)器協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的模式。
  一臺(tái)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)模式就是通常的企業(yè)模式。例如華為,有自己的科學(xué)家、工程師和企業(yè)家,這些人是一條繩上的螞蚱,擁有完全一致的追求目標(biāo)和利益導(dǎo)向。多臺(tái)機(jī)器協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)模式常見于政府主導(dǎo)的各種協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái),在政策和利益誘惑下,大學(xué)和科研院所的眾多科學(xué)家、企業(yè)家和投資商等不同的利益主體共建共享一個(gè)創(chuàng)新平臺(tái),以期實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新。
  顯而易見,后者需要一個(gè)強(qiáng)有力的協(xié)調(diào)機(jī)制,讓眾多的機(jī)器協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)起來,難度可想而知。毋庸置疑,一臺(tái)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的企業(yè)模式是**的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新模式。
  所以,弘揚(yáng)“企業(yè)家精神”,充分尊重和信任企業(yè)家,培育公平競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)文化,讓千千萬(wàn)萬(wàn)個(gè)企業(yè)成長(zhǎng)起來,是推動(dòng)高科技成果轉(zhuǎn)化和繁榮市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不二法寶。
  我們不能過度模糊科學(xué)、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的邊界。
  科學(xué)是天馬行空,需要的是自由寬松的環(huán)境土壤,應(yīng)該交給學(xué)術(shù)共同體。從某種意義上講,政府不能離科學(xué)前沿太近,否則會(huì)帶來巨大的決策風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)嚴(yán)重破壞學(xué)術(shù)生態(tài)。
  技術(shù)是一招鮮,需要耐心和長(zhǎng)時(shí)間的積淀,應(yīng)該交給企業(yè)家。應(yīng)重視培育“隱形冠軍企業(yè)”,而不是萬(wàn)金油型的“雜貨攤企業(yè)”。我們需要培育出眾多的“華為”,這樣“卡脖子”問題就自然解決了。產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)需要敢吃螃蟹的創(chuàng)新生態(tài)和公平競(jìng)爭(zhēng)的文化土壤,所以一切政策的導(dǎo)向必須以繁榮市場(chǎng)為準(zhǔn)則,這是有為政府必須承擔(dān)的重任。市場(chǎng)、技術(shù)、科學(xué)不是一回事,各有各的特點(diǎn)、責(zé)任和規(guī)律,不能過度混淆。
  另外,我們不能混淆和無(wú)視原始創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新的差異。像手機(jī)、星鏈都是產(chǎn)品創(chuàng)新,是已有技術(shù)的集大成者,并非原始創(chuàng)新。這些創(chuàng)新性產(chǎn)品通常始于一個(gè)大膽甚至瘋狂的想法,馬斯克、喬布斯這樣的技術(shù)偏執(zhí)狂才能創(chuàng)造出這種東西來。這里需要的是追求極致的工匠精神,并非從0到1的原始創(chuàng)新。
  從原始創(chuàng)新到產(chǎn)品創(chuàng)新存在著巨大鴻溝,時(shí)間跨度長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年甚至是上百年,直通車沒有成功的先例,也不符合市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律,我們需要冷靜地思考這個(gè)問題。相對(duì)論是愛因斯坦一百多年前創(chuàng)立的,現(xiàn)在的GPS定位都需要相對(duì)論理論,但是從那個(gè)時(shí)候就開始抓起,自然是不現(xiàn)實(shí)的事情。我認(rèn)為,技術(shù)創(chuàng)新鏈不能布局太長(zhǎng),否則很難走下去。
 ?。ㄕ碚撸毫置赖?。本文經(jīng)劉忠范院士審訂。)

      (來源鏈接:https://www.fjlib.net/zt/fjstsgjcxx/jjsd/202405/t20240515_476195.htm)

Image

服務(wù)熱線:0359-5668082

文章詳情 DETAILS

文章詳情 DETAILS

您的位置:首頁(yè)?>文章詳情

院士劉忠范:石墨烯等新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的底層邏輯


編輯:2025-01-29 16:28:58

       材料是產(chǎn)業(yè)的先導(dǎo)。我們常說的“卡脖子”技術(shù)深層次的根源是材料,材料是制約我國(guó)高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸之一。
  抓住新材料,就抓住了新的發(fā)展機(jī)遇。發(fā)展新材料、開辟新賽道,是解決諸多“卡脖子”難題、實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展的關(guān)鍵抓手?! ?024年4月10日,由深圳創(chuàng)新發(fā)展研究院、中關(guān)村產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)研究院、深圳企聯(lián)等共同主辦的科技創(chuàng)新院士報(bào)告廳第12期開講,中國(guó)科學(xué)院院士、北京石墨烯研究院院長(zhǎng)劉忠范以“新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的底層邏輯:石墨烯的創(chuàng)新實(shí)踐”為題發(fā)表演講。
  劉忠范院士認(rèn)為,新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,要綁定龍頭企業(yè),找到“殺手锏級(jí)”的應(yīng)用場(chǎng)景,借力發(fā)力。現(xiàn)狀是科學(xué)家做科學(xué)家的事,產(chǎn)業(yè)界做產(chǎn)業(yè)界的事,中間沒人管,導(dǎo)致技術(shù)創(chuàng)新鏈條中斷。因此,要解決好技術(shù)創(chuàng)新鏈條不完整的問題,重點(diǎn)布局鏈接基礎(chǔ)研究階段和產(chǎn)業(yè)化階段的中間環(huán)節(jié),即材料工程化和規(guī)模化中試環(huán)節(jié)。
  以下內(nèi)容根據(jù)劉忠范院士演講記錄整理,經(jīng)講者審訂。
  一、來自碳纖維產(chǎn)業(yè)的啟示
  碳纖維材料是60年前開始的競(jìng)爭(zhēng),碳纖維是一種非常重要的新材料,具有輕質(zhì)高強(qiáng)等諸多優(yōu)異特性。早年的碳纖維做釣魚竿、高爾夫球桿用,現(xiàn)在已成為航空航天、國(guó)防軍工、石油化工、風(fēng)電葉片等領(lǐng)域不可或缺的存在。
  目前,全球碳纖維市場(chǎng)需求已達(dá)20萬(wàn)噸量級(jí),且在迅速增長(zhǎng)之中。全球碳纖維前五家企業(yè)占了全球62%的產(chǎn)能,其中日本占了3家,東麗、三菱麗陽(yáng)和東邦,比例達(dá)47.3%,其余兩家是德國(guó)西格里和美國(guó)赫氏。
  日本東麗公司應(yīng)該是碳纖維產(chǎn)業(yè)的拓荒者和領(lǐng)頭羊,創(chuàng)造了近半個(gè)世紀(jì)的碳纖維材料研發(fā)歷史。
  1961年日本東麗成立碳纖維研發(fā)部,到了1971年實(shí)現(xiàn)T300(1噸/月)的規(guī)?;a(chǎn),這個(gè)過程花了十年時(shí)間。我們現(xiàn)在講的T300、T800、T1000,還有M60系列產(chǎn)品,日本人早在上世紀(jì)80年代就完成了。
  從1990年代開始,碳纖維開始在飛機(jī)上使用,例如波音777的尾翼等。真正的突破是用在波音787上,2003年?yáng)|麗公司贏得了波音787的合同。波音公司要做新一代的大飛機(jī),而“新一代”通常是從新材料入手。波音公司滿世界找材料,*終選擇了碳纖維。材料生產(chǎn)廠商和應(yīng)用客戶的共同努力,使得碳纖維新材料找到了其“殺手锏級(jí)”的用途。
  我要強(qiáng)調(diào)的是,日本東麗公司花了1400多億日元從事碳纖維新材料研發(fā),一直處于虧損狀態(tài),直到2011年才進(jìn)入穩(wěn)定盈利期,前后花了50年的時(shí)間。半個(gè)世紀(jì)的堅(jiān)持,實(shí)屬不易。值得我們學(xué)習(xí),更值得我們深思。
  中國(guó)碳纖維的發(fā)展,可以概括為八個(gè)字:“起個(gè)大早,趕個(gè)晚集”。其實(shí)我們?cè)缭?960年代中期就開始了PAN基碳纖維的研究,跟日本差不多同步。1970年代初期,實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)突破連續(xù)化工藝;1974年山西煤化所開始設(shè)計(jì)我國(guó)第一條碳纖維生產(chǎn)線,1976年建成中試生產(chǎn)線,1978年拿了全國(guó)科技大會(huì)獎(jiǎng),后來這條中試線整體搬遷到吉林石化。
  實(shí)際上,1970年代的國(guó)產(chǎn)碳纖維與國(guó)外差別并不大,有關(guān)部門也高度重視這種新興材料。時(shí)任國(guó)防科委主任張愛萍主持召開了“7511”會(huì)議,先后組織了二十多家科研和企事業(yè)單位聯(lián)合攻關(guān)。由于知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬問題,各部門難以協(xié)調(diào),*后不了了之。知識(shí)產(chǎn)權(quán)算誰(shuí)的?誰(shuí)牽頭?誰(shuí)獲益?這些無(wú)法回避的問題導(dǎo)致碳纖維新材料研發(fā)工作進(jìn)展緩慢。這樣的事情現(xiàn)在也在不斷發(fā)生著,不同利益的主體一起搞創(chuàng)新,很難協(xié)同,結(jié)局就是轟轟烈烈開始,凄凄慘慘結(jié)局。
  進(jìn)入21世紀(jì),師昌緒先生呼吁要大力發(fā)展碳纖維產(chǎn)業(yè),引起政府有關(guān)部門的重視并采取了有力措施。“863計(jì)劃”、“973計(jì)劃”相繼將碳纖維列入重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目。2005年我國(guó)碳纖維企業(yè)僅10家左右,合計(jì)產(chǎn)能占全球的1%。2008年國(guó)企進(jìn)入碳纖維行業(yè),2010年碳纖維產(chǎn)能占全球高性能碳纖維總量的0.5%。2010年到2014年,產(chǎn)能從6445噸增至15000噸,產(chǎn)量從1500噸增至3700噸。2012年工信部“十二五”規(guī)劃碳纖維產(chǎn)能1.2萬(wàn)噸/年,2017年達(dá)到2.6萬(wàn)噸,僅次于美國(guó)和日本,占比18%。目前我國(guó)從事碳纖維復(fù)合材料研制及生產(chǎn)的企業(yè)近百家,產(chǎn)能千噸以上的有7家。大多數(shù)企業(yè)的碳纖維產(chǎn)品仍處于低端領(lǐng)域,普遍處于虧損狀態(tài)。
  碳纖維產(chǎn)業(yè)給我們的啟示是什么?
  一是耐心和堅(jiān)持,東麗公司半個(gè)世紀(jì)的堅(jiān)持*后成就了其碳纖維產(chǎn)業(yè)龍頭老大的地位。我們?nèi)绻軌驁?jiān)持50年,做不到才怪,問題是我們有沒有這個(gè)耐心。
  二是企業(yè)主導(dǎo)和領(lǐng)軍企業(yè),任何科技創(chuàng)新成果*后必須通過企業(yè)才能落地。沒有企業(yè)主導(dǎo),*后是落不了地的;而沒有領(lǐng)軍企業(yè)的存在,產(chǎn)業(yè)很難發(fā)展起來,1萬(wàn)個(gè)小作坊企業(yè)也比不上1個(gè)龍頭企業(yè)。
  三是綁定頭部企業(yè)和殺手锏級(jí)的應(yīng)用場(chǎng)景非常重要。假如沒有波音公司的加持,碳纖維產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模快速發(fā)展很難想象。日本東麗綁定了波音公司,為其碳纖維材料找到了強(qiáng)大的市場(chǎng)牽引。這應(yīng)該是新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)規(guī)律,綁定龍頭企業(yè),找到“殺手锏級(jí)”的應(yīng)用場(chǎng)景,借力發(fā)力。
  四是領(lǐng)頭人和工匠群體,沒有東麗公司不能說就沒有碳纖維,但是有可能現(xiàn)在還處于起步階段。所以一個(gè)領(lǐng)頭人、一個(gè)領(lǐng)頭組織、一個(gè)工匠群體極其重要。
  我認(rèn)為這四點(diǎn)就是新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共性的底層邏輯,這些共性的東西對(duì)石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)也適用。
  二、與國(guó)外相比,中國(guó)石墨烯行業(yè)的關(guān)注點(diǎn)不在一個(gè)頻道上
  石墨烯材料可以暢想的應(yīng)用前景很多,但哪個(gè)能成為產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實(shí)還不好說。
  石墨烯粉體材料作為鋰離子電池的導(dǎo)電添加劑已經(jīng)出現(xiàn)在市場(chǎng)上,究竟*多大依然是一筆糊涂賬。氧化石墨烯基散熱膜已經(jīng)用在華為手機(jī)上,*還不錯(cuò),與人工石墨散熱膜有一拼。石墨烯防腐涂料受到很多企業(yè)的青睞,國(guó)內(nèi)有數(shù)千家企業(yè)在做相關(guān)工作。但是,還沒有真正實(shí)現(xiàn)規(guī)?;氖袌?chǎng)落地,還有很多技術(shù)問題需要攻關(guān)。石墨烯材料在觸摸屏、傳感器、電子報(bào)紙、電磁屏蔽以及超快光通信領(lǐng)域都有潛在的應(yīng)用價(jià)值,盡管大多仍在探索之中。
  從0到1的原創(chuàng)性基礎(chǔ)研究突破常常是“無(wú)心栽柳”的結(jié)果,源于科學(xué)家們的強(qiáng)烈好奇心和求知欲,很難進(jìn)行“規(guī)劃”和重點(diǎn)“攻關(guān)”。所以,基礎(chǔ)研究不能過于急功近利,需要培育創(chuàng)新性的文化土壤,打造自由寬松的文化環(huán)境,允許一些人做看似“毫無(wú)用處”的探索性工作,這是支持原始性創(chuàng)新的關(guān)鍵所在。當(dāng)你問他“干嘛用”的時(shí)候,就已經(jīng)偏離了基礎(chǔ)研究的邏輯。
  據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),中國(guó)現(xiàn)在有60個(gè)石墨烯產(chǎn)業(yè)園、113個(gè)石墨烯研究院、17個(gè)石墨烯創(chuàng)新中心,還有17個(gè)石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。這些石墨烯相關(guān)組織,全世界加在一起也沒我們多。
  我們?cè)倏匆幌率@暾?qǐng)情況,中國(guó)占了全球的72%,數(shù)量達(dá)9.2萬(wàn)件,而排名第二的美國(guó)只有9000多件,是我們的十分之一。我們?yōu)槭裁锤隳敲炊鄬@?,真的有用嗎?br />  再看論文數(shù)量,全球發(fā)表石墨烯相關(guān)論文35萬(wàn)余篇,我們擁有26萬(wàn)余篇,占比74.5%,排名第二的美國(guó)是4.7萬(wàn)篇。中國(guó)當(dāng)今的學(xué)術(shù)評(píng)價(jià)體制就是,鼓勵(lì)大家玩命發(fā)文章,這樣可以得到諸多好處,盡管這種好處似乎只對(duì)自己有用。
  統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)反映不了真實(shí)情況,說明不了我們世界領(lǐng)先。
  國(guó)內(nèi)石墨烯行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)是什么?我經(jīng)常講是“三大件”,新能源、大健康和電熱產(chǎn)品、涂料,占比超過80%。其中新能源占了一半,大健康電熱產(chǎn)品占了23%,涂料占了8%。
  我經(jīng)常被問到,中國(guó)的石墨烯產(chǎn)業(yè)處于什么水平?我無(wú)法正面回答,與歐洲、美國(guó)、日本和韓國(guó)相比,根本不在一個(gè)頻道上,沒法比較。國(guó)外更多關(guān)注真正體現(xiàn)石墨烯新材料特性的未來型技術(shù)研發(fā),而我們大多關(guān)注能立即賺到錢的實(shí)用性產(chǎn)品。
  韓國(guó)在石墨烯領(lǐng)域是一匹黑馬,其特點(diǎn)是以三星公司為核心,形成了一個(gè)石墨烯網(wǎng)絡(luò),大學(xué)、科研院所都圍繞三星公司開展石墨烯新材料研發(fā)工作。很多石墨烯器件相關(guān)的核心專利都在三星公司,我們申請(qǐng)的很多專利沒多大意義,企業(yè)關(guān)注的是實(shí)用價(jià)值,而大學(xué)教授關(guān)注的是數(shù)量而已。這說明任何一個(gè)產(chǎn)業(yè)要想走得遠(yuǎn),龍頭企業(yè)特別重要,光靠科學(xué)家折騰是搞不定的,因?yàn)榭茖W(xué)家通常做不了企業(yè)。
  中國(guó)的石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)存在諸多挑戰(zhàn)。我們的小作坊式石墨烯企業(yè)占了90%以上,缺少龍頭領(lǐng)軍企業(yè),可持續(xù)發(fā)展能力很弱。2019年,我率領(lǐng)20人的調(diào)研組花了半年時(shí)間走遍全國(guó)14個(gè)省29個(gè)城市,實(shí)地考察了上百家石墨烯企業(yè),這些企業(yè)都是精挑細(xì)選具有代表性的。我們發(fā)現(xiàn)了很多問題,令人憂心。一個(gè)普遍存在的問題是同質(zhì)化現(xiàn)象非常嚴(yán)重,大煉鋼鐵式的低水平惡性競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致有限資源的高度分散和浪費(fèi)。在研發(fā)目標(biāo)的選擇上,急功近利,只關(guān)心現(xiàn)在,不關(guān)心未來。在石墨烯領(lǐng)域,科技與經(jīng)濟(jì)的兩張皮現(xiàn)象十分嚴(yán)重,一大批科研人員搞文章,還有更多的企業(yè)家們做產(chǎn)業(yè),缺少實(shí)質(zhì)性的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新。
  不可否認(rèn),來自各級(jí)政府、各個(gè)部門的過度碎片化的政策引導(dǎo),是造成一窩蜂建設(shè)石墨烯產(chǎn)業(yè)園區(qū)和全民造烯運(yùn)動(dòng)的重要原因,也是造成產(chǎn)能過剩的根本原因。產(chǎn)業(yè)還沒真正發(fā)展,我們的產(chǎn)能已經(jīng)過剩了,這是一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題。這種無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)很大程度上弱化了我國(guó)龐大的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。
  “國(guó)家意志”和“市場(chǎng)意志”有效協(xié)同,應(yīng)該是我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵,沒有國(guó)家意志就沒有長(zhǎng)遠(yuǎn)布局,我們現(xiàn)在的企業(yè)有長(zhǎng)遠(yuǎn)布局的不多,華為是個(gè)特例。與此同時(shí),沒有市場(chǎng)意志就會(huì)背離市場(chǎng)規(guī)律,導(dǎo)致市場(chǎng)無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)的亂象。事實(shí)上,“國(guó)家意志”和“市場(chǎng)意志”是兩只無(wú)形的大手,在高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。今年的政府工作報(bào)告提出要“促進(jìn)有效市場(chǎng)和有為政府更好結(jié)合”,這一點(diǎn)極為重要。“有效市場(chǎng)”也來自“有為政府”,希望盡快落到實(shí)處。
  三、一個(gè)新材料要想站住腳,必須找到一個(gè)“殺手锏級(jí)”應(yīng)用
  一個(gè)新的材料、新的技術(shù)走進(jìn)市場(chǎng),通常經(jīng)歷技術(shù)萌芽期、期望頂峰、泡沫谷底期、爬坡期、穩(wěn)定應(yīng)用期等五個(gè)階段,石墨烯也不例外。實(shí)際上,科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室里搗鼓的東西絕大多數(shù)走不完這條道,僅僅是實(shí)驗(yàn)室里的“實(shí)驗(yàn)樣品”而已。
  從實(shí)驗(yàn)室里的樣品變成規(guī)模化的產(chǎn)品,再到市場(chǎng)化的商品,這條路很長(zhǎng),也是個(gè)大浪淘沙的過程。
  石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)我認(rèn)為是八個(gè)字:前途無(wú)量,任重道遠(yuǎn)。這個(gè)產(chǎn)業(yè)還存在很多“卡脖子”的問題,比如低成本的規(guī)?;苽浼夹g(shù)現(xiàn)在還沒有解決,也沒有那么容易解決。批量剝離轉(zhuǎn)移也是個(gè)大問題。石墨烯薄膜通常高溫生長(zhǎng)在金屬催化劑表面,使用時(shí)通常需要?jiǎng)冸x轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底上。這是一個(gè)巨大的技術(shù)挑戰(zhàn),因?yàn)樯婕暗氖菃螌釉雍穸鹊膭冸x和轉(zhuǎn)移技術(shù)。
  尤其需要指出的是,石墨烯尚未找到真正的“殺手锏級(jí)”用途,我們現(xiàn)在所有的嘗試還處于當(dāng)年碳纖維做釣魚竿的階段。石墨烯產(chǎn)業(yè)之路很長(zhǎng),急不得。
  我一直認(rèn)為,“卡脖子”技術(shù)是熬出來的,絕不是臨時(shí)抱佛腳砸錢突擊出來的,需要數(shù)十年如一日的不懈努力和持續(xù)的資源投入。“卡脖子”問題既是過去時(shí),也是現(xiàn)在時(shí)和未來時(shí),如果不改變急功近利的群眾運(yùn)動(dòng)式的做法以及“物美價(jià)廉”的傳統(tǒng)思維方式,我們?cè)谑┑扔部萍碱I(lǐng)域還會(huì)不斷出現(xiàn)“卡脖子”問題。
  我特別喜歡比爾·蓋茨講過的一句話,他說“我們總是高估今后一兩年內(nèi)將要發(fā)生的變革,也總是低估未來十年將要發(fā)生的變革”。很多人對(duì)石墨烯就是這種態(tài)度,總以為一兩年就能賺大錢,一擁而上。明知道十年后肯定賺大錢,也很少有人堅(jiān)持。我們的企業(yè)不等,我們的政府也不等,這是我們的傳統(tǒng)思維方式,改起來不容易。
  2022年,我國(guó)石墨烯粉體的產(chǎn)能2.2萬(wàn)噸,薄膜產(chǎn)能540萬(wàn)平方米。粉體的利用率7%左右,薄膜的利用率0.23%左右,已經(jīng)處于產(chǎn)能過剩狀態(tài)。必須強(qiáng)調(diào)的是,石墨烯材料制造業(yè)尚有巨大的提升空間,今天的石墨烯還不能支撐起石墨烯產(chǎn)業(yè)的大廈。中國(guó)石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)需要像東麗公司那樣的領(lǐng)軍企業(yè),需要舍我其誰(shuí)、志存高遠(yuǎn)的擔(dān)當(dāng)者,需要一大批追求極致的“匠人”。其實(shí)何止石墨烯,硬科技產(chǎn)業(yè)都應(yīng)該這樣。
  四、如何破解科技和經(jīng)濟(jì)“兩張皮”難題?
  我是2008年進(jìn)入石墨烯領(lǐng)域的。此前,做了十年的碳納米管研究。2018年創(chuàng)建北京石墨烯研究院(BGI),BGI是北京市支持成立的新型研發(fā)機(jī)構(gòu),開工之初,手中沒有一分錢,我以個(gè)人名義從首都發(fā)展集團(tuán)借款4750萬(wàn)元,當(dāng)年年底經(jīng)費(fèi)到賬后,就還清了這筆借款,還多還了100萬(wàn)元利息。
  盡管遭遇三年新冠疫情,BGI在過去五年多來取得了飛速發(fā)展。目前擁有兩棟大樓,一棟是研發(fā)大樓,一棟是公司產(chǎn)業(yè)化大樓;員工規(guī)模已達(dá)410余人,成為全球*大規(guī)模的石墨烯新材料研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化隊(duì)伍。2017年12月26日,注冊(cè)成立北京石墨烯研究院有限公司,一手是研究院,一手是有限公司,一體兩翼,一對(duì)一孵化,這是我們的制度設(shè)計(jì)。需要強(qiáng)調(diào)的是,我們既擁有基礎(chǔ)研究團(tuán)隊(duì),又擁有工藝研發(fā)團(tuán)隊(duì),還有市場(chǎng)落地團(tuán)隊(duì)和專業(yè)化管理團(tuán)隊(duì),因此是一個(gè)真正意義上的復(fù)合型團(tuán)隊(duì)。
  我在北大做了31年教授,深知大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)的局限性。通常情況下,大學(xué)和科研院所的研究團(tuán)隊(duì)(課題組)通常由導(dǎo)師、助手和單一專業(yè)背景的研究生和博士后組成,規(guī)模是幾個(gè)人到幾十人不等。老實(shí)講,這種研究團(tuán)隊(duì)能做的事情是有限的,比較適合于興趣導(dǎo)向的發(fā)散性基礎(chǔ)研究,可能折騰出諾貝爾獎(jiǎng)來。但是,你想讓這樣的團(tuán)隊(duì)去攻關(guān)“卡脖子”技術(shù)和推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化落地幾乎是不可能的,一方面人員構(gòu)成過于單一,另一方面體量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
  BGI的追求目標(biāo)是什么呢?一是向全球市場(chǎng)提供*具競(jìng)爭(zhēng)力的石墨烯材料,另一個(gè)是向市場(chǎng)提供*好的石墨烯制備裝備和規(guī)?;a(chǎn)線。一手抓材料,一手抓裝備,這是我們的核心發(fā)展戰(zhàn)略,也是BGI的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
  我發(fā)表了數(shù)百篇學(xué)術(shù)論文,沒有BGI這個(gè)平臺(tái),很難對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)有實(shí)質(zhì)性貢獻(xiàn)。發(fā)文章不應(yīng)該是目的,應(yīng)該是研究的副產(chǎn)品。把發(fā)文章變成追求的目標(biāo),別的變成副產(chǎn)品,完全是本末倒置。
  我們經(jīng)常講技術(shù)創(chuàng)新鏈條,從實(shí)驗(yàn)室階段到中試階段再到產(chǎn)業(yè)化階段,一般分為9級(jí)。BGI重點(diǎn)布局鏈接基礎(chǔ)研究階段和產(chǎn)業(yè)化階段的中間環(huán)節(jié),即材料工程化和規(guī)?;性嚟h(huán)節(jié)。技術(shù)創(chuàng)新鏈條的不完整是產(chǎn)生“卡脖子”問題的深層次原因,表現(xiàn)為科技與經(jīng)濟(jì)的“兩張皮”,科學(xué)家做科學(xué)家的事,產(chǎn)業(yè)界做產(chǎn)業(yè)界的事,中間沒人管,導(dǎo)致技術(shù)創(chuàng)新鏈條是斷的。
  為什么會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問題?一是我們現(xiàn)行人才評(píng)價(jià)體制讓科技工作者滿足于發(fā)表學(xué)術(shù)論文,沒有動(dòng)力把科研成果推向中試和產(chǎn)業(yè)化。二是實(shí)驗(yàn)室里的科研成果很難被企業(yè)接住。我發(fā)表了數(shù)百篇石墨烯論文,但企業(yè)很難接得住,因?yàn)槿鄙俟こ袒鸵?guī)?;沫h(huán)節(jié)。絕大多數(shù)企業(yè)沒有能力和意愿填補(bǔ)這個(gè)空白。如果不重視解決這個(gè)問題,我們建再多的研發(fā)平臺(tái)也沒用。
  BGI獨(dú)創(chuàng)的蒙烯玻璃纖維材料實(shí)現(xiàn)了規(guī)?;a(chǎn)業(yè)落地,石墨烯TOC分離膜、石墨烯電鏡載網(wǎng)陸續(xù)推向市場(chǎng)。我可以自信地講,BGI是引領(lǐng)全球的石墨烯材料研發(fā)和產(chǎn)業(yè)孵化基地。
  為了探索石墨烯材料的“殺手锏級(jí)”用途,BGI建立了“未來實(shí)驗(yàn)室”,架起鏈接“材料”與“市場(chǎng)”的橋梁。BGI未來實(shí)驗(yàn)室有三大板塊:電熱技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、散熱技術(shù)實(shí)驗(yàn)室和電磁技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。這三大板塊是我對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的預(yù)判,與當(dāng)前市場(chǎng)上炒作的方向不完全一致。
  第一,石墨烯是優(yōu)異的新型電熱轉(zhuǎn)換材料,擁有電熱轉(zhuǎn)換效率高、升溫速度快、柔性、透明等諸多優(yōu)勢(shì)。事實(shí)上,石墨烯電暖畫和保暖衣,還有諸多石墨烯大健康產(chǎn)品都屬于石墨烯電熱技術(shù)產(chǎn)品,也是進(jìn)入市場(chǎng)*早的石墨烯產(chǎn)品。
  第二,石墨烯擁有已知*高的熱導(dǎo)率,是非常好的導(dǎo)熱散熱材料,石墨烯導(dǎo)熱散熱技術(shù)擁有巨大的市場(chǎng)潛力。石墨烯散熱膜已經(jīng)用在華為手機(jī)上。
  第三,石墨烯也是優(yōu)良的電磁功能材料,在輕量化導(dǎo)線、電磁屏蔽等諸多方面有著廣闊的應(yīng)用前景。
  基于上述原因,BGI未來實(shí)驗(yàn)室重點(diǎn)布局了這三大板塊,客戶需求導(dǎo)向,逆向材料研發(fā)。我們特別強(qiáng)調(diào)綁定用戶,共同研發(fā),實(shí)踐證明這是行之有效的好辦法。
  五、政府不能離科學(xué)前沿太近,否則會(huì)帶來巨大的決策風(fēng)險(xiǎn)
  我們不能滿足于建立一堆研發(fā)平臺(tái)。沒有企業(yè)的介入和市場(chǎng)化機(jī)制,這些研發(fā)平臺(tái)只能產(chǎn)生一大堆文章和專利、無(wú)數(shù)的“自嗨式”創(chuàng)新突破以及眾多小作坊式的公司。不經(jīng)過市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的洗禮,任何創(chuàng)新性成果都無(wú)法真正轉(zhuǎn)化落地和創(chuàng)造市場(chǎng)價(jià)值。
  產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的*佳模式是什么?我總結(jié)了兩種截然不同的協(xié)同創(chuàng)新模式:一個(gè)是一臺(tái)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的模式,一個(gè)是多臺(tái)機(jī)器協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的模式。
  一臺(tái)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)模式就是通常的企業(yè)模式。例如華為,有自己的科學(xué)家、工程師和企業(yè)家,這些人是一條繩上的螞蚱,擁有完全一致的追求目標(biāo)和利益導(dǎo)向。多臺(tái)機(jī)器協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)模式常見于政府主導(dǎo)的各種協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái),在政策和利益誘惑下,大學(xué)和科研院所的眾多科學(xué)家、企業(yè)家和投資商等不同的利益主體共建共享一個(gè)創(chuàng)新平臺(tái),以期實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新。
  顯而易見,后者需要一個(gè)強(qiáng)有力的協(xié)調(diào)機(jī)制,讓眾多的機(jī)器協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)起來,難度可想而知。毋庸置疑,一臺(tái)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的企業(yè)模式是**的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新模式。
  所以,弘揚(yáng)“企業(yè)家精神”,充分尊重和信任企業(yè)家,培育公平競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)文化,讓千千萬(wàn)萬(wàn)個(gè)企業(yè)成長(zhǎng)起來,是推動(dòng)高科技成果轉(zhuǎn)化和繁榮市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不二法寶。
  我們不能過度模糊科學(xué)、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的邊界。
  科學(xué)是天馬行空,需要的是自由寬松的環(huán)境土壤,應(yīng)該交給學(xué)術(shù)共同體。從某種意義上講,政府不能離科學(xué)前沿太近,否則會(huì)帶來巨大的決策風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)嚴(yán)重破壞學(xué)術(shù)生態(tài)。
  技術(shù)是一招鮮,需要耐心和長(zhǎng)時(shí)間的積淀,應(yīng)該交給企業(yè)家。應(yīng)重視培育“隱形冠軍企業(yè)”,而不是萬(wàn)金油型的“雜貨攤企業(yè)”。我們需要培育出眾多的“華為”,這樣“卡脖子”問題就自然解決了。產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)需要敢吃螃蟹的創(chuàng)新生態(tài)和公平競(jìng)爭(zhēng)的文化土壤,所以一切政策的導(dǎo)向必須以繁榮市場(chǎng)為準(zhǔn)則,這是有為政府必須承擔(dān)的重任。市場(chǎng)、技術(shù)、科學(xué)不是一回事,各有各的特點(diǎn)、責(zé)任和規(guī)律,不能過度混淆。
  另外,我們不能混淆和無(wú)視原始創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新的差異。像手機(jī)、星鏈都是產(chǎn)品創(chuàng)新,是已有技術(shù)的集大成者,并非原始創(chuàng)新。這些創(chuàng)新性產(chǎn)品通常始于一個(gè)大膽甚至瘋狂的想法,馬斯克、喬布斯這樣的技術(shù)偏執(zhí)狂才能創(chuàng)造出這種東西來。這里需要的是追求極致的工匠精神,并非從0到1的原始創(chuàng)新。
  從原始創(chuàng)新到產(chǎn)品創(chuàng)新存在著巨大鴻溝,時(shí)間跨度長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年甚至是上百年,直通車沒有成功的先例,也不符合市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律,我們需要冷靜地思考這個(gè)問題。相對(duì)論是愛因斯坦一百多年前創(chuàng)立的,現(xiàn)在的GPS定位都需要相對(duì)論理論,但是從那個(gè)時(shí)候就開始抓起,自然是不現(xiàn)實(shí)的事情。我認(rèn)為,技術(shù)創(chuàng)新鏈不能布局太長(zhǎng),否則很難走下去。
 ?。ㄕ碚撸毫置赖ぁ1疚慕?jīng)劉忠范院士審訂。)

      (來源鏈接:https://www.fjlib.net/zt/fjstsgjcxx/jjsd/202405/t20240515_476195.htm)

版權(quán)所有:山西北都科技股份有限公司  備案號(hào):晉ICP備2022006699號(hào)-1