



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)展機遇。發(fā)展新材料、開辟新賽道,是解決諸多“卡脖子”難題、實現(xiàn)跨越發(fā)展的關(guān)鍵抓手。 2024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)型升級研究院、深圳企聯(lián)等共同主辦的科技創(chuàng)新院士報告廳第12期開講,中國科學(xué)院院士、北京石墨烯研究院院長劉忠范以“新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的底層邏輯:石墨烯的創(chuàng)新實踐”為題發(fā)表演講。
劉忠范院士認為,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”的應(yīng)用場景,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)。
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年前開始的競爭,碳纖維是一種非常重要的新材料,具有輕質(zhì)高強等諸多優(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,全球碳纖維市場需求已達20萬噸量級,且在迅速增長之中。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、三菱麗陽和東邦,比例達47.3%,其余兩家是德國西格里和美國赫氏。
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年實現(xiàn)T300(1噸/月)的規(guī)?;a(chǎn),這個過程花了十年時間。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年東麗公司贏得了波音787的合同。波音公司要做新一代的大飛機,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”的用途。
我要強調(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年才進入穩(wěn)定盈利期,前后花了50年的時間。半個世紀(jì)的堅持,實屬不易。值得我們學(xué)習(xí),更值得我們深思。
中國碳纖維的發(fā)展,可以概括為八個字:“起個大早,趕個晚集”。其實我們早在1960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,實驗室已經(jīng)突破連續(xù)化工藝;1974年山西煤化所開始設(shè)計我國第一條碳纖維生產(chǎn)線,1976年建成中試生產(chǎn)線,1978年拿了全國科技大會獎,后來這條中試線整體搬遷到吉林石化。
實際上,1970年代的國產(chǎn)碳纖維與國外差別并不大,有關(guān)部門也高度重視這種新興材料。時任國防科委主任張愛萍主持召開了“7511”會議,先后組織了二十多家科研和企事業(yè)單位聯(lián)合攻關(guān)。由于知識產(chǎn)權(quán)歸屬問題,各部門難以協(xié)調(diào),*后不了了之。知識產(chǎn)權(quán)算誰的?誰牽頭?誰獲益?這些無法回避的問題導(dǎo)致碳纖維新材料研發(fā)工作進展緩慢。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計劃”、“973計劃”相繼將碳纖維列入重點研發(fā)項目。2005年我國碳纖維企業(yè)僅10家左右,合計產(chǎn)能占全球的1%。2008年國企進入碳纖維行業(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1.2萬噸/年,2017年達到2.6萬噸,僅次于美國和日本,占比18%。目前我國從事碳纖維復(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?
一是耐心和堅持,東麗公司半個世紀(jì)的堅持*后成就了其碳纖維產(chǎn)業(yè)龍頭老大的地位。我們?nèi)绻軌驁猿?0年,做不到才怪,問題是我們有沒有這個耐心。
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,1萬個小作坊企業(yè)也比不上1個龍頭企業(yè)。
三是綁定頭部企業(yè)和殺手锏級的應(yīng)用場景非常重要。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大的市場牽引。這應(yīng)該是新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個規(guī)律,綁定龍頭企業(yè),找到“殺手锏級”的應(yīng)用場景,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。所以一個領(lǐng)頭人、一個領(lǐng)頭組織、一個工匠群體極其重要。
我認為這四點就是新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共性的底層邏輯,這些共性的東西對石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)也適用。
二、與國外相比,中國石墨烯行業(yè)的關(guān)注點不在一個頻道上
石墨烯材料可以暢想的應(yīng)用前景很多,但哪個能成為產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實還不好說。
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)用在華為手機上,*還不錯,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,還沒有真正實現(xiàn)規(guī)?;氖袌雎涞?,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、電子報紙、電磁屏蔽以及超快光通信領(lǐng)域都有潛在的應(yīng)用價值,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“無心栽柳”的結(jié)果,源于科學(xué)家們的強烈好奇心和求知欲,很難進行“規(guī)劃”和重點“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”的時候,就已經(jīng)偏離了基礎(chǔ)研究的邏輯。
據(jù)不完全統(tǒng)計,中國現(xiàn)在有60個石墨烯產(chǎn)業(yè)園、113個石墨烯研究院、17個石墨烯創(chuàng)新中心,還有17個石墨烯產(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。
我們再看一下石墨烯專利申請情況,中國占了全球的72%,數(shù)量達9.2萬件,而排名第二的美國只有9000多件,是我們的十分之一。我們?yōu)槭裁锤隳敲炊鄬@娴挠杏脝幔?br /> 再看論文數(shù)量,全球發(fā)表石墨烯相關(guān)論文35萬余篇,我們擁有26萬余篇,占比74.5%,排名第二的美國是4.7萬篇。中國當(dāng)今的學(xué)術(shù)評價體制就是,鼓勵大家玩命發(fā)文章,這樣可以得到諸多好處,盡管這種好處似乎只對自己有用。
統(tǒng)計數(shù)據(jù)永遠反映不了真實情況,說明不了我們世界領(lǐng)先。
國內(nèi)石墨烯行業(yè)關(guān)注的熱點是什么?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,中國的石墨烯產(chǎn)業(yè)處于什么水平?我無法正面回答,與歐洲、美國、日本和韓國相比,根本不在一個頻道上,沒法比較。國外更多關(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用性產(chǎn)品。
韓國在石墨烯領(lǐng)域是一匹黑馬,其特點是以三星公司為核心,形成了一個石墨烯網(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,我們申請的很多專利沒多大意義,企業(yè)關(guān)注的是實用價值,而大學(xué)教授關(guān)注的是數(shù)量而已。這說明任何一個產(chǎn)業(yè)要想走得遠,龍頭企業(yè)特別重要,光靠科學(xué)家折騰是搞不定的,因為科學(xué)家通常做不了企業(yè)。
中國的石墨烯新材料產(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)研組花了半年時間走遍全國14個省29個城市,實地考察了上百家石墨烯企業(yè),這些企業(yè)都是精挑細選具有代表性的。我們發(fā)現(xiàn)了很多問題,令人憂心。一個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爭導(dǎo)致有限資源的高度分散和浪費。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),缺少實質(zhì)性的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新。
不可否認,來自各級政府、各個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)和全民造烯運動的重要原因,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,這是一個現(xiàn)實問題。這種無序競爭很大程度上弱化了我國龐大的市場優(yōu)勢。
“國家意志”和“市場意志”有效協(xié)同,應(yīng)該是我國石墨烯產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵,沒有國家意志就沒有長遠布局,我們現(xiàn)在的企業(yè)有長遠布局的不多,華為是個特例。與此同時,沒有市場意志就會背離市場規(guī)律,導(dǎo)致市場無序競爭的亂象。事實上,“國家意志”和“市場意志”是兩只無形的大手,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。今年的政府工作報告提出要“促進有效市場和有為政府更好結(jié)合”,這一點極為重要。“有效市場”也來自“有為政府”,希望盡快落到實處。
三、一個新材料要想站住腳,必須找到一個“殺手锏級”應(yīng)用
一個新的材料、新的技術(shù)走進市場,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)用期等五個階段,石墨烯也不例外。實際上,科學(xué)家在實驗室里搗鼓的東西絕大多數(shù)走不完這條道,僅僅是實驗室里的“實驗樣品”而已。
從實驗室里的樣品變成規(guī)模化的產(chǎn)品,再到市場化的商品,這條路很長,也是個大浪淘沙的過程。
石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)我認為是八個字:前途無量,任重道遠。這個產(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)移也是個大問題。石墨烯薄膜通常高溫生長在金屬催化劑表面,使用時通常需要剝離轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底上。這是一個巨大的技術(shù)挑戰(zhàn),因為涉及的是單層原子厚度的剝離和轉(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”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,急不得。
我一直認為,“卡脖子”技術(shù)是熬出來的,絕不是臨時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,也是現(xiàn)在時和未來時,如果不改變急功近利的群眾運動式的做法以及“物美價廉”的傳統(tǒng)思維方式,我們在石墨烯等硬科技領(lǐng)域還會不斷出現(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,我國石墨烯粉體的產(chǎn)能2.2萬噸,薄膜產(chǎn)能540萬平方米。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、志存高遠的擔(dān)當(dāng)者,需要一大批追求極致的“匠人”。其實何止石墨烯,硬科技產(chǎn)業(yè)都應(yīng)該這樣。
四、如何破解科技和經(jīng)濟“兩張皮”難題?
我是2008年進入石墨烯領(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)機構(gòu),開工之初,手中沒有一分錢,我以個人名義從首都發(fā)展集團借款4750萬元,當(dāng)年年底經(jīng)費到賬后,就還清了這筆借款,還多還了100萬元利息。
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)化隊伍。2017年12月26日,注冊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,一對一孵化,這是我們的制度設(shè)計。需要強調(diào)的是,我們既擁有基礎(chǔ)研究團隊,又擁有工藝研發(fā)團隊,還有市場落地團隊和專業(yè)化管理團隊,因此是一個真正意義上的復(fù)合型團隊。
我在北大做了31年教授,深知大學(xué)科研團隊的局限性。通常情況下,大學(xué)和科研院所的研究團隊(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)模是幾個人到幾十人不等。老實講,這種研究團隊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來。但是,你想讓這樣的團隊去攻關(guān)“卡脖子”技術(shù)和推動產(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,另一方面體量也遠遠不夠。
BGI的追求目標(biāo)是什么呢?一是向全球市場提供*具競爭力的石墨烯材料,另一個是向市場提供*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的核心競爭力。
我發(fā)表了數(shù)百篇學(xué)術(shù)論文,沒有BGI這個平臺,很難對石墨烯產(chǎn)業(yè)有實質(zhì)性貢獻。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,從實驗室階段到中試階段再到產(chǎn)業(yè)化階段,一般分為9級。BGI重點布局鏈接基礎(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。
為什么會出現(xiàn)這個問題?一是我們現(xiàn)行人才評價體制讓科技工作者滿足于發(fā)表學(xué)術(shù)論文,沒有動力把科研成果推向中試和產(chǎn)業(yè)化。二是實驗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,因為缺少工程化和規(guī)?;沫h(huán)節(jié)。絕大多數(shù)企業(yè)沒有能力和意愿填補這個空白。如果不重視解決這個問題,我們建再多的研發(fā)平臺也沒用。
BGI獨創(chuàng)的蒙烯玻璃纖維材料實現(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。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”用途,BGI建立了“未來實驗室”,架起鏈接“材料”與“市場”的橋梁。BGI未來實驗室有三大板塊:電熱技術(shù)實驗室、散熱技術(shù)實驗室和電磁技術(shù)實驗室。這三大板塊是我對石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的預(yù)判,與當(dāng)前市場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。事實上,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,也是進入市場*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)擁有巨大的市場潛力。石墨烯散熱膜已經(jīng)用在華為手機上。
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未來實驗室重點布局了這三大板塊,客戶需求導(dǎo)向,逆向材料研發(fā)。我們特別強調(diào)綁定用戶,共同研發(fā),實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,否則會帶來巨大的決策風(fēng)險
我們不能滿足于建立一堆研發(fā)平臺。沒有企業(yè)的介入和市場化機制,這些研發(fā)平臺只能產(chǎn)生一大堆文章和專利、無數(shù)的“自嗨式”創(chuàng)新突破以及眾多小作坊式的公司。不經(jīng)過市場競爭的洗禮,任何創(chuàng)新性成果都無法真正轉(zhuǎn)化落地和創(chuàng)造市場價值。
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:一個是一臺機器運轉(zhuǎn)的模式,一個是多臺機器協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)的模式。
一臺機器運轉(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。多臺機器協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)模式常見于政府主導(dǎo)的各種協(xié)同創(chuàng)新平臺,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創(chuàng)新平臺,以期實現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新。
顯而易見,后者需要一個強有力的協(xié)調(diào)機制,讓眾多的機器協(xié)同運轉(zhuǎn)起來,難度可想而知。毋庸置疑,一臺機器運轉(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“企業(yè)家精神”,充分尊重和信任企業(yè)家,培育公平競爭的市場文化,讓千千萬萬個企業(yè)成長起來,是推動高科技成果轉(zhuǎn)化和繁榮市場經(jīng)濟的不二法寶。
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,否則會帶來巨大的決策風(fēng)險,同時嚴(yán)重破壞學(xué)術(shù)生態(tài)。
技術(shù)是一招鮮,需要耐心和長時間的積淀,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)和市場需要敢吃螃蟹的創(chuàng)新生態(tài)和公平競爭的文化土壤,所以一切政策的導(dǎo)向必須以繁榮市場為準(zhǔn)則,這是有為政府必須承擔(dān)的重任。市場、技術(shù)、科學(xué)不是一回事,各有各的特點、責(zé)任和規(guī)律,不能過度混淆。
另外,我們不能混淆和無視原始創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新的差異。像手機、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,時間跨度長達數(shù)十年甚至是上百年,直通車沒有成功的先例,也不符合市場和產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律,我們需要冷靜地思考這個問題。相對論是愛因斯坦一百多年前創(chuàng)立的,現(xiàn)在的GPS定位都需要相對論理論,但是從那個時候就開始抓起,自然是不現(xiàn)實的事情。我認為,技術(shù)創(chuàng)新鏈不能布局太長,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)

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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)展機遇。發(fā)展新材料、開辟新賽道,是解決諸多“卡脖子”難題、實現(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)型升級研究院、深圳企聯(lián)等共同主辦的科技創(chuàng)新院士報告廳第12期開講,中國科學(xué)院院士、北京石墨烯研究院院長劉忠范以“新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的底層邏輯:石墨烯的創(chuàng)新實踐”為題發(fā)表演講。
劉忠范院士認為,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”的應(yīng)用場景,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年前開始的競爭,碳纖維是一種非常重要的新材料,具有輕質(zhì)高強等諸多優(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,全球碳纖維市場需求已達20萬噸量級,且在迅速增長之中。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、三菱麗陽和東邦,比例達47.3%,其余兩家是德國西格里和美國赫氏。
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年實現(xiàn)T300(1噸/月)的規(guī)?;a(chǎn),這個過程花了十年時間。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年東麗公司贏得了波音787的合同。波音公司要做新一代的大飛機,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”的用途。
我要強調(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年才進入穩(wěn)定盈利期,前后花了50年的時間。半個世紀(jì)的堅持,實屬不易。值得我們學(xué)習(xí),更值得我們深思。
中國碳纖維的發(fā)展,可以概括為八個字:“起個大早,趕個晚集”。其實我們早在1960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,實驗室已經(jīng)突破連續(xù)化工藝;1974年山西煤化所開始設(shè)計我國第一條碳纖維生產(chǎn)線,1976年建成中試生產(chǎn)線,1978年拿了全國科技大會獎,后來這條中試線整體搬遷到吉林石化。
實際上,1970年代的國產(chǎn)碳纖維與國外差別并不大,有關(guān)部門也高度重視這種新興材料。時任國防科委主任張愛萍主持召開了“7511”會議,先后組織了二十多家科研和企事業(yè)單位聯(lián)合攻關(guān)。由于知識產(chǎn)權(quán)歸屬問題,各部門難以協(xié)調(diào),*后不了了之。知識產(chǎn)權(quán)算誰的?誰牽頭?誰獲益?這些無法回避的問題導(dǎo)致碳纖維新材料研發(fā)工作進展緩慢。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計劃”、“973計劃”相繼將碳纖維列入重點研發(fā)項目。2005年我國碳纖維企業(yè)僅10家左右,合計產(chǎn)能占全球的1%。2008年國企進入碳纖維行業(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1.2萬噸/年,2017年達到2.6萬噸,僅次于美國和日本,占比18%。目前我國從事碳纖維復(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?
一是耐心和堅持,東麗公司半個世紀(jì)的堅持*后成就了其碳纖維產(chǎn)業(yè)龍頭老大的地位。我們?nèi)绻軌驁猿?0年,做不到才怪,問題是我們有沒有這個耐心。
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,1萬個小作坊企業(yè)也比不上1個龍頭企業(yè)。
三是綁定頭部企業(yè)和殺手锏級的應(yīng)用場景非常重要。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大的市場牽引。這應(yīng)該是新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個規(guī)律,綁定龍頭企業(yè),找到“殺手锏級”的應(yīng)用場景,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。所以一個領(lǐng)頭人、一個領(lǐng)頭組織、一個工匠群體極其重要。
我認為這四點就是新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共性的底層邏輯,這些共性的東西對石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)也適用。
二、與國外相比,中國石墨烯行業(yè)的關(guān)注點不在一個頻道上
石墨烯材料可以暢想的應(yīng)用前景很多,但哪個能成為產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實還不好說。
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)用在華為手機上,*還不錯,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,還沒有真正實現(xiàn)規(guī)?;氖袌雎涞兀€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、電子報紙、電磁屏蔽以及超快光通信領(lǐng)域都有潛在的應(yīng)用價值,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“無心栽柳”的結(jié)果,源于科學(xué)家們的強烈好奇心和求知欲,很難進行“規(guī)劃”和重點“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”的時候,就已經(jīng)偏離了基礎(chǔ)研究的邏輯。
據(jù)不完全統(tǒng)計,中國現(xiàn)在有60個石墨烯產(chǎn)業(yè)園、113個石墨烯研究院、17個石墨烯創(chuàng)新中心,還有17個石墨烯產(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。
我們再看一下石墨烯專利申請情況,中國占了全球的72%,數(shù)量達9.2萬件,而排名第二的美國只有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35萬余篇,我們擁有26萬余篇,占比74.5%,排名第二的美國是4.7萬篇。中國當(dāng)今的學(xué)術(shù)評價體制就是,鼓勵大家玩命發(fā)文章,這樣可以得到諸多好處,盡管這種好處似乎只對自己有用。
統(tǒng)計數(shù)據(jù)永遠反映不了真實情況,說明不了我們世界領(lǐng)先。
國內(nèi)石墨烯行業(yè)關(guān)注的熱點是什么?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,中國的石墨烯產(chǎn)業(yè)處于什么水平?我無法正面回答,與歐洲、美國、日本和韓國相比,根本不在一個頻道上,沒法比較。國外更多關(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用性產(chǎn)品。
韓國在石墨烯領(lǐng)域是一匹黑馬,其特點是以三星公司為核心,形成了一個石墨烯網(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,我們申請的很多專利沒多大意義,企業(yè)關(guān)注的是實用價值,而大學(xué)教授關(guān)注的是數(shù)量而已。這說明任何一個產(chǎn)業(yè)要想走得遠,龍頭企業(yè)特別重要,光靠科學(xué)家折騰是搞不定的,因為科學(xué)家通常做不了企業(yè)。
中國的石墨烯新材料產(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)研組花了半年時間走遍全國14個省29個城市,實地考察了上百家石墨烯企業(yè),這些企業(yè)都是精挑細選具有代表性的。我們發(fā)現(xiàn)了很多問題,令人憂心。一個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爭導(dǎo)致有限資源的高度分散和浪費。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),缺少實質(zhì)性的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新。
不可否認,來自各級政府、各個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)和全民造烯運動的重要原因,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,這是一個現(xiàn)實問題。這種無序競爭很大程度上弱化了我國龐大的市場優(yōu)勢。
“國家意志”和“市場意志”有效協(xié)同,應(yīng)該是我國石墨烯產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵,沒有國家意志就沒有長遠布局,我們現(xiàn)在的企業(yè)有長遠布局的不多,華為是個特例。與此同時,沒有市場意志就會背離市場規(guī)律,導(dǎo)致市場無序競爭的亂象。事實上,“國家意志”和“市場意志”是兩只無形的大手,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。今年的政府工作報告提出要“促進有效市場和有為政府更好結(jié)合”,這一點極為重要。“有效市場”也來自“有為政府”,希望盡快落到實處。
三、一個新材料要想站住腳,必須找到一個“殺手锏級”應(yīng)用
一個新的材料、新的技術(shù)走進市場,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)用期等五個階段,石墨烯也不例外。實際上,科學(xué)家在實驗室里搗鼓的東西絕大多數(shù)走不完這條道,僅僅是實驗室里的“實驗樣品”而已。
從實驗室里的樣品變成規(guī)?;漠a(chǎn)品,再到市場化的商品,這條路很長,也是個大浪淘沙的過程。
石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)我認為是八個字:前途無量,任重道遠。這個產(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)移也是個大問題。石墨烯薄膜通常高溫生長在金屬催化劑表面,使用時通常需要剝離轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底上。這是一個巨大的技術(shù)挑戰(zhàn),因為涉及的是單層原子厚度的剝離和轉(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”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,急不得。
我一直認為,“卡脖子”技術(shù)是熬出來的,絕不是臨時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,也是現(xiàn)在時和未來時,如果不改變急功近利的群眾運動式的做法以及“物美價廉”的傳統(tǒng)思維方式,我們在石墨烯等硬科技領(lǐng)域還會不斷出現(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,我國石墨烯粉體的產(chǎn)能2.2萬噸,薄膜產(chǎn)能540萬平方米。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、志存高遠的擔(dān)當(dāng)者,需要一大批追求極致的“匠人”。其實何止石墨烯,硬科技產(chǎn)業(yè)都應(yīng)該這樣。
四、如何破解科技和經(jīng)濟“兩張皮”難題?
我是2008年進入石墨烯領(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)機構(gòu),開工之初,手中沒有一分錢,我以個人名義從首都發(fā)展集團借款4750萬元,當(dāng)年年底經(jīng)費到賬后,就還清了這筆借款,還多還了100萬元利息。
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)化隊伍。2017年12月26日,注冊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,一對一孵化,這是我們的制度設(shè)計。需要強調(diào)的是,我們既擁有基礎(chǔ)研究團隊,又擁有工藝研發(fā)團隊,還有市場落地團隊和專業(yè)化管理團隊,因此是一個真正意義上的復(fù)合型團隊。
我在北大做了31年教授,深知大學(xué)科研團隊的局限性。通常情況下,大學(xué)和科研院所的研究團隊(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)模是幾個人到幾十人不等。老實講,這種研究團隊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來。但是,你想讓這樣的團隊去攻關(guān)“卡脖子”技術(shù)和推動產(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,另一方面體量也遠遠不夠。
BGI的追求目標(biāo)是什么呢?一是向全球市場提供*具競爭力的石墨烯材料,另一個是向市場提供*好的石墨烯制備裝備和規(guī)模化生產(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的核心競爭力。
我發(fā)表了數(shù)百篇學(xué)術(shù)論文,沒有BGI這個平臺,很難對石墨烯產(chǎn)業(yè)有實質(zhì)性貢獻。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,從實驗室階段到中試階段再到產(chǎn)業(yè)化階段,一般分為9級。BGI重點布局鏈接基礎(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。
為什么會出現(xiàn)這個問題?一是我們現(xiàn)行人才評價體制讓科技工作者滿足于發(fā)表學(xué)術(shù)論文,沒有動力把科研成果推向中試和產(chǎn)業(yè)化。二是實驗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,因為缺少工程化和規(guī)?;沫h(huán)節(jié)。絕大多數(shù)企業(yè)沒有能力和意愿填補這個空白。如果不重視解決這個問題,我們建再多的研發(fā)平臺也沒用。
BGI獨創(chuàng)的蒙烯玻璃纖維材料實現(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。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”用途,BGI建立了“未來實驗室”,架起鏈接“材料”與“市場”的橋梁。BGI未來實驗室有三大板塊:電熱技術(shù)實驗室、散熱技術(shù)實驗室和電磁技術(shù)實驗室。這三大板塊是我對石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的預(yù)判,與當(dāng)前市場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。事實上,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,也是進入市場*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)擁有巨大的市場潛力。石墨烯散熱膜已經(jīng)用在華為手機上。
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未來實驗室重點布局了這三大板塊,客戶需求導(dǎo)向,逆向材料研發(fā)。我們特別強調(diào)綁定用戶,共同研發(fā),實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,否則會帶來巨大的決策風(fēng)險
我們不能滿足于建立一堆研發(fā)平臺。沒有企業(yè)的介入和市場化機制,這些研發(fā)平臺只能產(chǎn)生一大堆文章和專利、無數(shù)的“自嗨式”創(chuàng)新突破以及眾多小作坊式的公司。不經(jīng)過市場競爭的洗禮,任何創(chuàng)新性成果都無法真正轉(zhuǎn)化落地和創(chuàng)造市場價值。
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:一個是一臺機器運轉(zhuǎn)的模式,一個是多臺機器協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)的模式。
一臺機器運轉(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。多臺機器協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)模式常見于政府主導(dǎo)的各種協(xié)同創(chuàng)新平臺,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創(chuàng)新平臺,以期實現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新。
顯而易見,后者需要一個強有力的協(xié)調(diào)機制,讓眾多的機器協(xié)同運轉(zhuǎn)起來,難度可想而知。毋庸置疑,一臺機器運轉(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“企業(yè)家精神”,充分尊重和信任企業(yè)家,培育公平競爭的市場文化,讓千千萬萬個企業(yè)成長起來,是推動高科技成果轉(zhuǎn)化和繁榮市場經(jīng)濟的不二法寶。
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,否則會帶來巨大的決策風(fēng)險,同時嚴(yán)重破壞學(xué)術(shù)生態(tài)。
技術(shù)是一招鮮,需要耐心和長時間的積淀,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)和市場需要敢吃螃蟹的創(chuàng)新生態(tài)和公平競爭的文化土壤,所以一切政策的導(dǎo)向必須以繁榮市場為準(zhǔn)則,這是有為政府必須承擔(dān)的重任。市場、技術(shù)、科學(xué)不是一回事,各有各的特點、責(zé)任和規(guī)律,不能過度混淆。
另外,我們不能混淆和無視原始創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新的差異。像手機、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,時間跨度長達數(shù)十年甚至是上百年,直通車沒有成功的先例,也不符合市場和產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律,我們需要冷靜地思考這個問題。相對論是愛因斯坦一百多年前創(chuàng)立的,現(xiàn)在的GPS定位都需要相對論理論,但是從那個時候就開始抓起,自然是不現(xiàn)實的事情。我認為,技術(shù)創(chuàng)新鏈不能布局太長,否則很難走下去。
?。ㄕ碚撸毫置赖?。本文經(jīng)劉忠范院士審訂。)
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