三、重点方向
(一)材料制备
加快突破石墨烯材料规模化制备共性关键技术。实现石墨烯微片高质量、低成本、规模化、绿色、可控制备,进一步研发大尺寸单晶石墨烯薄膜制备技术。实现对石墨烯层数、尺寸以及表面官能团等关键参数的有效控制,提高石墨烯材料规模化制备的工艺稳定性、性能一致性。
(二)复合材料领域
立足我省主导产业和战略性新兴产业,利用石墨烯的优良特性,对传统涂料、复合纤维、纺织面料、建筑材料、润滑剂、电磁屏蔽材料、电线电缆等材料进行改性,提升材料性能,拓展产品应用功能,并加大对前沿复合材料的研发。
(三)电子信息领域
加快研发石墨烯新型显示器件,重点推进高电导率大面积触控屏、大尺寸移动智能终端用导电薄膜的研发和产业化。研发用于健康医疗、可穿戴电子设备等领域的石墨烯传感器以及用于物流、移动通讯、支付及RFID电子标签等领域的石墨烯射频产品。前瞻布局石墨烯基下一代微电子器件、芯片,促进微电子与集成电路的发展。
(四)能源领域
加快石墨烯在超级电容、锂离子电池、铅碳电池等能源存储与转化领域的研发、应用和产业化;通过石墨烯显著提高非贵金属在燃料电池、电解水制氢、锂空气电池的活性和使用寿命,推进能源催化体系的应用和产业发展。
(五)热管理领域
加快设计和研发超薄石墨烯导热膜生产工艺和生产设备、新型LED灯散热外壳以及用于智能手机、平板电脑、大功率计算机散热的石墨烯导热膜、导热片等产品,满足高功率电子产品、能源系统对于高效热管理的市场需求。大力开发基于石墨烯薄膜、石墨烯功能纤维的发热器件和可穿戴产品。
(六)环保健康领域
利用石墨烯比表面积大、多孔结构、吸附性能好等特性,立足海水淡化、污染处理、颗粒吸附等环保需求,开发具有吸附、过滤、净化等功能的石墨烯环保产品和系统,研发石墨烯生物传感器、医用复合材料、量子点生物检测等产品。
(七)配套产业
开发石墨烯材料制备设备及专用检测仪器。加强科技成果转化、检验检测、知识产权保护和工业设计等配套服务。
四、重点任务
(一)建立技术创新体系
1.加强关键技术研发
加强石墨烯前瞻性基础研究,组织重大科技项目,针对石墨烯材料规模化制备和微纳结构测量表征等共性关键技术展开攻关,实现对石墨烯层数、尺寸及表面官能团等关键参数的有效控制,形成一批具有标志性的石墨烯材料创新成果,抢占未来石墨烯产业竞争制高点。
结合我省产业发展特色和科研体系布局,聚焦复合材料、能源材料、导热材料、电子信息器件、环保健康产品等石墨烯应用材料与功能器件领域开展应用技术研发,重点突破超薄石墨烯导热膜的低成本、连续成卷生产技术,石墨烯分散技术、表面修饰技术,以及石墨烯功能材料的产业化应用技术。
专栏1石墨烯关键技术和重点产品研发工程
1.石墨烯及其他二维材料制备:重点突破高质量石墨烯微片低成本规模化量产,大尺寸单晶石墨烯薄膜制备技术等;重点研发PET基底单层石墨烯、硅片基底单层石墨烯、CVD石墨烯膜、石墨烯粉体、高质量低成本石墨烯微片、石墨烯微片衍生物、石墨烯透明导电薄膜、大尺寸单晶石墨烯薄膜、氟化石墨烯等产品。
2.石墨烯复合材料:重点突破石墨烯粉体高效分散、表面修饰等关键技术;重点研发石墨烯防腐涂料、绿色环保石墨烯水性无机涂料、石墨烯润滑油、石墨烯复合纤维、石墨烯复合功能膜、高档石墨烯服饰面料、石墨烯纺织品、石墨烯复合型建材、石墨烯电线电缆、石墨烯电磁屏蔽材料、防辐射材料、抗电磁干扰器件、石墨烯太赫兹探测器、安检仪、质量检测仪等产品。
3.石墨烯电子信息应用:重点突破石墨烯薄膜在显示和触控等领域的规模应用、低成本转移和高速高精度图案化等关键技术;重点研发石墨烯触摸屏、高电导率大面积触摸屏、大尺寸移动智能终端用导电薄膜、石墨烯传感器、石墨烯射频天线的无线发射放大及接收器件、基于石墨烯传感器的移动医疗设备、石墨烯导热封装材料等产品。
4.石墨烯能源材料:重点突破石墨烯储能应用材料与功能器件的应用、石墨烯导电添加剂、石墨烯涂层铝箔和活性石墨烯在高性能锂电池中和超级电容器的应用等关键技术;重点研发石墨烯基电池正极和负极材料、石墨烯基导电添加剂、石墨烯功能涂层铝箔、石墨烯/活性炭电极、石墨烯超级电容器和新型高性能催化剂等产品。
5.石墨烯热管理:重点研发石墨烯高导热复合材料、石墨烯导热膜、导热片、导热封装材料、超薄石墨烯导热膜生产工艺和生产设备、新型LED灯散热外壳、石墨烯智能暖贴、室内采暖画、石墨烯智能取暖服饰、智能便携式加热设备、汽车快速除霜膜等产品。
6.石墨烯环保健康应用:重点突破石墨烯吸附材料与过滤装置、石墨烯催化技术应用等关键技术;重点研发石墨烯吸附材料、海水淡化膜、石墨烯催化剂载体、过滤装置、工业废水处理装置、重金属污染去除系统、无病毒生物净化系统、生物传感器、抗菌复合材料、石墨烯骨材料、高量子产率石墨烯量子点靶向生物标记等产品。
7.石墨烯配套产业:重点研发大面积高品质单层石墨烯制备的专有设备、G-CVD石墨烯化学气相沉积系统、PE-CVD等离子体辅助化学气相沉积系统、石墨烯清洗线、等离子体刻蚀系统、磁控溅射机、石墨烯专用检测仪器等产品。
2.推动产业协同创新
完善创新链条的薄弱环节,形成上中下游协同创新的发展环境。引导石墨烯材料生产企业联合下游用户、相关高校科研院所,建立石墨烯应用示范平台,围绕石墨烯重大产业化项目,展开产品生产、性能评价和技术创新合作,实现从基础研究到工业应用的全链条式布局。
以市场化运作为核心,以网络化协作为纽带,以共性关键技术和跨行业融合性技术协同开发、转移扩散和商业应用为主要任务,培育石墨烯制造业创新中心。重点开展技术联合攻关、中试及工程化试验、材料应用模拟及检测、材料专业人才培训等工作,加快石墨烯的开发和产业化步伐。
3.加快技术专利布局
围绕复合材料、能源材料、防腐涂料、电子信息、散热材料、制备设备等产业重点发展领域,引导、鼓励研发团队及企业积极申请石墨烯专利,特别是通过专利合作条约(PCT)途径向外国(地区)申请发明专利,促进科技成果转化和知识产权保护。在半导体器件、生物医药、环境领域(如海水淡化、污水处理等)、基因测序等领域进行前瞻性专利布局,加强技术储备。