在奇妙的物理世界里，將一層碳原子平鋪就能構(gòu)成一種名叫“石墨烯”的二維晶體材料。

它，輕如鴻毛，僅為一個(gè)碳原子的厚度

是頭發(fā)絲的20萬(wàn)分之一

鉛筆在紙上輕輕劃過(guò)，留下的痕跡可能就是幾層石墨烯

它，強(qiáng)度*大的材料，理論上比鋼強(qiáng)韌200倍

它還擁有極好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性

它，被稱(chēng)為“黑金”“新材料之王”

近年來(lái)，上海持續(xù)發(fā)力，破解石墨烯從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化難題，力爭(zhēng)掌握前沿新材料科技創(chuàng)新的“金剛鉆”。

在位于寶山高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)的上海市石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)功能型平臺(tái)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，這個(gè)“金剛鉆”正在鍛造。

01、貝殼，科學(xué)家眼中的鋁合金“強(qiáng)度密碼”

“貝殼珍珠層的疊層結(jié)構(gòu)，類(lèi)似長(zhǎng)城的磚砌結(jié)構(gòu)，一塊磚交錯(cuò)壓一塊磚，也被稱(chēng)為‘微納磚砌’結(jié)構(gòu)。”正因如此，貝殼以*少的材料構(gòu)建出了十分堅(jiān)硬的外殼。

受到大自然靈感的啟發(fā)，上海交通大學(xué)金屬基復(fù)合材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張獲教授團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)出“微納疊片粉末冶金”這一*的仿生復(fù)合技術(shù)。

這一技術(shù)幫助科學(xué)家從中找到鋁合金的“強(qiáng)度密碼”—石墨烯。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，先將鋁制成微納片狀粉末，再與碳納米管和石墨烯在微觀(guān)尺度下均勻復(fù)合成為“磚”，然后通過(guò)工藝控制，像壘墻一樣形成“磚砌式”疊層結(jié)構(gòu)的烯碳鋁基復(fù)合材料。這一“王牌”鋁合金不僅解決了傳統(tǒng)鋁合金剛度不強(qiáng)的問(wèn)題，還有望將我國(guó)航空、高鐵、汽車(chē)等高端制造領(lǐng)域帶入輕量化時(shí)代。

為了讓實(shí)驗(yàn)室成果得到轉(zhuǎn)化應(yīng)用，上海交通大學(xué)與上海市石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)功能型平臺(tái)組成上海烯碳金屬基復(fù)合材料工程中心，開(kāi)始了產(chǎn)品中試。

中試，是中間性試驗(yàn)的簡(jiǎn)稱(chēng)。它是成果從實(shí)驗(yàn)室真正走向市場(chǎng)的一大關(guān)鍵。打個(gè)比方，中試就像足球比賽中的中場(chǎng)隊(duì)員，發(fā)揮著承上啟下、攻守轉(zhuǎn)換的重要作用。

歷經(jīng)700多個(gè)日夜，*批大規(guī)模烯碳鋁合金錠坯從寶山的這個(gè)中試車(chē)間下線(xiàn)。截至目前，工程中心已經(jīng)形成年產(chǎn)能50噸的中試生產(chǎn)線(xiàn)，可制備單重達(dá)0.5噸的錠坯，并研發(fā)出中強(qiáng)、高強(qiáng)、超高強(qiáng)等系列高模量烯碳鋁合金�！毕┨间X合金從技術(shù)制備到生產(chǎn)設(shè)備具有完整的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，替代現(xiàn)役鋁合金構(gòu)件預(yù)期減重可達(dá)10%—30%，輕量化效益十分顯著。而且，烯碳鋁合金的技術(shù)路線(xiàn)、制備水平以及材料性能都處在國(guó)際前沿�！崩钪緩�(qiáng)頗為自豪。

借助平臺(tái)資源，工程中心已聯(lián)合中航工業(yè)、中國(guó)航天科技、中國(guó)中車(chē)集團(tuán)等國(guó)內(nèi)應(yīng)用單位，開(kāi)展烯碳鋁合金在飛機(jī)、航天運(yùn)載器結(jié)構(gòu)、“標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組”列車(chē)、新能源汽車(chē)等裝備上的應(yīng)用驗(yàn)證，有望率先實(shí)現(xiàn)新型烯碳鋁合金材料的突破。

從寶山走出的中國(guó)這個(gè)首創(chuàng)石墨烯技術(shù)不僅可以做烯碳的鋁合金，也可以做鎂合金、鈦合金、銅合金……

“石墨烯對(duì)于合金強(qiáng)化領(lǐng)域，正從*初的科幻變成現(xiàn)實(shí)�！�

看到自主研發(fā)的材料能夠落地，服務(wù)于國(guó)家重大需求，服務(wù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，李志強(qiáng)、科研團(tuán)隊(duì)、以及平臺(tái)，均樂(lè)見(jiàn)其成！

02、從“流量明星”到“金鋼鉆”

石墨烯原本就存在于自然界，只是難以剝離出單層結(jié)構(gòu)。2004年，兩位英國(guó)科學(xué)家用透明膠帶撕出了石墨烯，并因此獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。隨后，石墨烯成為二維材料的“流量明星”，被譽(yù)為21世紀(jì)的“新材料之王”。但它的美好特性只有真正在現(xiàn)實(shí)中被規(guī)�；瘧�(yīng)用，才是其成為“新材料之王”的關(guān)鍵。

0到1之后，要走通1到10，10到N的成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)化之路，并非一路坦途。為此，上海在科創(chuàng)中心建設(shè)的“四梁八柱”中埋下一顆石墨烯“種子”，著力打造上海石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)功能型平臺(tái)，破解石墨烯從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化難題，力爭(zhēng)掌握前沿新材料科技創(chuàng)新的“金剛鉆”。

平臺(tái)由市科委和寶山區(qū)政府聯(lián)合打造，采用市場(chǎng)化運(yùn)作模式，由上海超碳石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)有限公司運(yùn)營(yíng)。根據(jù)協(xié)議，平臺(tái)為科研團(tuán)隊(duì)提供場(chǎng)地、設(shè)備、工程人員、資金、產(chǎn)學(xué)研合作牽線(xiàn)等支持。平臺(tái)還可以通過(guò)“先投后股”方式積極支持初創(chuàng)團(tuán)隊(duì)，幫助團(tuán)隊(duì)完成從實(shí)驗(yàn)室成果到工業(yè)樣品的過(guò)渡期。如果中試成功并進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，雙方按一定比例分配收益。

“寶山提供的不僅是一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，還是一個(gè)平臺(tái)和一整套機(jī)制�！鄙虾Ｊ�墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)功能型平臺(tái)董事長(zhǎng)梁勇介紹，基礎(chǔ)研究下一段的“死亡之谷”誰(shuí)來(lái)做？平臺(tái)就承擔(dān)了這一任務(wù)�！拔覀兘小瓹TO+CEO模式’�？茖W(xué)家做好技術(shù)策源，平臺(tái)幫他買(mǎi)設(shè)備、配工程人員、服務(wù)人員，為他做增量服務(wù)，幫他們賦能，盡快產(chǎn)業(yè)化。比如，交大團(tuán)隊(duì)的烯碳的鋁合金成果轉(zhuǎn)化中，平臺(tái)為其提供了600平方米、挑高11米的中試廠(chǎng)房，并配備了工程人員專(zhuān)門(mén)配合團(tuán)隊(duì)產(chǎn)品攻關(guān)，才有了產(chǎn)業(yè)化的成果。”

目前，類(lèi)似的石墨烯中試實(shí)驗(yàn)室，平臺(tái)有10個(gè)正在運(yùn)營(yíng)，它們都面積頗大，有不少大型設(shè)備，看上去像一個(gè)個(gè)廠(chǎng)房。近些年，上海提供了肥沃的創(chuàng)新土壤，吸引了中科院上海微系統(tǒng)所、上海交大、復(fù)旦、同濟(jì)、上大、東華大學(xué)、上理工等13支高校院所的高水平團(tuán)隊(duì)入駐，科研攻關(guān)方向涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭材料、功能性纖維等領(lǐng)域。石墨烯平臺(tái)已經(jīng)進(jìn)入了以“產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用推進(jìn)”為核心的新階段，已成功孵化培育近30個(gè)石墨烯產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目。

中科院上海微系統(tǒng)所已制備出8英寸石墨烯單晶晶圓，在石墨烯平臺(tái)的推動(dòng)下，科研團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了小批量生產(chǎn)，獲得上海市自然科學(xué)一等獎(jiǎng)，為國(guó)產(chǎn)新一代電子器件的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)；

該平臺(tái)首席技術(shù)官于慶凱團(tuán)隊(duì)的甲烷裂解制備高品質(zhì)石墨烯產(chǎn)品下線(xiàn)，據(jù)測(cè)算，借由這一國(guó)際首創(chuàng)的技術(shù)，石墨烯成本將從每千克1000元降至每千克240元，價(jià)格僅為原先的三分之一；

平臺(tái)聯(lián)合寶山高新區(qū)內(nèi)企業(yè)海隆石油共同完成的石墨烯重防腐涂料，抗鹽霧時(shí)間已經(jīng)測(cè)試超過(guò)8000小時(shí)國(guó)際*，能使遠(yuǎn)洋艦船一次涂裝，反復(fù)使用不生銹，大大提高船舶的安全系數(shù)，降低了涂裝維護(hù)成本……

這些都將開(kāi)啟以“億級(jí)”乃至“百億級(jí)”的大市場(chǎng)……

03、實(shí)驗(yàn)室：現(xiàn)代化科技產(chǎn)業(yè)新城的源頭活水

科學(xué)家們?cè)谶@一未知領(lǐng)域內(nèi)又邁出了令人振奮的一步。今年前三個(gè)月，國(guó)際*學(xué)術(shù)期刊《自然》《科學(xué)》雜志已發(fā)表三篇關(guān)于石墨烯的報(bào)道。這些研究或?yàn)樵O(shè)計(jì)石墨烯基超導(dǎo)體奠定基礎(chǔ)，或?yàn)樘剿魇�墨烯系統(tǒng)中的流體動(dòng)力學(xué)開(kāi)辟新路。隨著研究的不斷深入，石墨烯帶給未來(lái)的許多可能性值得期待……

當(dāng)“神奇材料”的未來(lái)許多應(yīng)用可能性，正等待被探索和開(kāi)發(fā)時(shí)，石墨烯平臺(tái)所在的寶山高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，也在聚焦從1到10，從10到N的創(chuàng)新全鏈條，從科研端、產(chǎn)業(yè)端，營(yíng)造更加優(yōu)渥的生態(tài)，搶占產(chǎn)業(yè)化先機(jī)。

目前園區(qū)已有特色實(shí)驗(yàn)室20余家，除了石墨烯平臺(tái)以外，還有國(guó)際超導(dǎo)的無(wú)線(xiàn)電頻譜檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，華域的新能源電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，藥苑的靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，上藥康希諾的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)房等等，涵蓋新材料、生物醫(yī)藥、智能制造等領(lǐng)域。

分布在園區(qū)內(nèi)的一座座實(shí)驗(yàn)室，為企業(yè)研發(fā)創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)化提供了有力支持，同時(shí)也全面提升園區(qū)的科技創(chuàng)新策源能力。

作為寶山建設(shè)科創(chuàng)中心主陣地的重要承載區(qū)，27平方公里的高新園區(qū)，有空間、有產(chǎn)業(yè)配套，為創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、科創(chuàng)企業(yè)的小試、中試、產(chǎn)業(yè)化，進(jìn)而形成新材料、生物醫(yī)藥和智能制造集群，提供了基礎(chǔ)。

“我們有一個(gè)愿景，今后這里應(yīng)該是科技創(chuàng)新的實(shí)踐場(chǎng)，企業(yè)發(fā)展的集聚地，概括一點(diǎn)說(shuō)，就是現(xiàn)代化的科技產(chǎn)業(yè)新城�！鄙虾�寶山高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)相關(guān)負(fù)責(zé)人這樣展望園區(qū)的未來(lái)。

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