刘忠范：石墨烯新材料的产学研协同

12月30日，“010”前孵化科技创新论坛暨首都科技发展集团十周年战略研讨会在北京中关村展示中心会议中心成功举办。第十四届全国政协常委、北京市政协副主席、九三学社中央副主席、中国科学院院士、北京石墨烯研究院院长刘忠范受邀出席活动，并发表了主题为“石墨烯新材料的产学研协同”的演讲。

以下是演讲节选：

首先热烈祝贺首都科技发展集团成立十周年，十周岁生日快乐！

首都科技发展集团是BGI（北京石墨烯研究院）的股东，我要感谢首发展在BGI成立的起步阶段给予雪中送炭的支持。

我是做石墨烯材料的，大家经常讲材料是产业的先导，其实卡脖子问题深层次原因很多归结于材料。材料从某种意义上讲是制约我国高科技产业发展的瓶颈之一，发展新材料，开辟新赛道，应该说是解决“卡脖子”问题，实现跨越式发展的重要抓手。

大家都知道石墨烯材料过去十几年炒的很火，现在应该说也没有完全冷下来，但是没有当年的那个热度了。石墨烯这个材料拥有诸多特别神奇的特性，导电性、导热性最好，强度是钢的200倍，硬度甚至比金刚石还硬等等，正是因为这些神奇的特性大家期待的特别多，对于未来的石墨烯产业。但是一个新材料产业前途无量，挑战也巨大。石墨烯未来的产业还有很多可能存在“卡脖子”的问题，需要一个一个解决，需要科学家、企业家、工程师们通力合作推动产学研协同创新。

北京石墨烯研究院是2018年10月25日揭牌成立的新型研发机构，市科委大力支持的新平台，希望打造石墨烯产业的基石。研究院建设是从借款开始的，我们向首都科技发展集团借款4750万，半年之后还上了，而且多还了一百万利息。在这六年的时间里，BGI现在已经成为全球最大规模的石墨烯新材料研发和产业研发平台，我们现在拥有450多人，既有基础研究团队，也有工艺研发团队，还有专业管理团队和市场落地团队，这是一个真正的有组织的科研、产学研协同创新。

BGI的战略定位是一手抓材料，一手抓装备，材料装备并行，希望能够抢占未来石墨烯新材料产业的制高点。BGI的理念就是打造全球石墨烯领军企业，向客户提供最佳材料解决方案。BGI致力于打造一个全新的产学研协同创新一个新的范式，那就是北京大学石墨烯产业技术研究院、北京石墨烯研究院和北京石墨烯研究院有限公司的三位一体。

北京石墨烯研究院是专门从事研发，并将研究成果全力通向北京石墨烯研究院有限公司一对一孵化，最后只孵化出一个大公司，而不是孵化出一堆小作坊的公司。BGI研发总部建成了引领世界的石墨系材料研发高地，现在有两栋大楼是两万平方米，这要感谢北京市科委、中关村管委会和海淀区的支持。

我们在正在规划建设中关村西谷，已经预约了52亩地，建筑面积53000平米。我们已经走出北京，在河南郑州启动了中原石墨烯实验室和中原西谷的建设，现在拥有3.3万平米实验室，27000平米生产厂房，规划10平方公里的中原碳谷，河南省已经把它列入省的重点发展规划之一。

BGI是石墨烯领域的国家战略科技力量。在六年的时间里已经形成遍布全国BGI石墨烯产业网络，有9个联合实验室，7个协同创新中心，2个研发中心。我们的企业已经成为石墨烯产业的领头羊，在中国现在号称有7万家石墨烯企业里面，BGI的企业已经是国家级专精特新小巨人企业，去年被评为中国专精特新百强冠军企业等等。

BGI已经走向世界，2024年2月26日在瑞士成立第一个海外代理商，9月份在又在中国香港设立了办公室，全力推进海外业务。

六年的时间应该说我们创造了属于自己的奇迹，目前有12种石墨烯材料实现了规模化制备，有12台套的转背研发完成并推向市场，蒙烯玻璃纤维已经实现规模化产业落地，还有TOC分离膜、电镜载网产品已经推向市场，营收总额已经超过2亿元，BGI是引领全球石墨烯材料研发和产业的孵化基地。

BGI的材料已经从实验室的样品一步一步的走向规模化的产品，一个4英寸的单晶晶圆实现规模化量产等等，印有BGI标签装备陆续在推向市场。没有装备就没有未来材料产业的主导权，在这一点上我们坚定不移，一手抓材料，一手抓装备。

石墨烯的薄膜是在高温炉子里长出来的，长出来的薄膜通常都是在金属催化剂表面，通常必须得把它剥下来才能真正拿去用。在这里剥离是个极难的事情，我们从2008年开始就在做剥离技术的研发，现在做了单晶圆的自动化剥离装备。这全是我们自己研发的装备，日产能300片，尽管不大，现在也是全球最大规模的。在卷对卷薄膜也已经实现了规模化剥离，现在是全球领先的状态。

如果说剥离转移技术没法实现突破的话，其实石墨烯产业会有一个巨大的困难，薄膜和晶圆很难真正拿去使用，所以我们一直致力于开拓新的赛道。BGI开辟了超级蒙烯材料新概念体系，不剥离，直接拿去用，取得了巨大成功，而且现在只有BGI在做这个事情。在高温炉子里面，直接在常用的工程材料表面生长石墨烯，把石墨烯作用一个蒙皮去用，用这个蒙皮给材料带来导电性和导热性功能，直接拿去用就不再剥离了。专家们经常问，你在金属上能长好，在这种工程材料上能长好吗？答案是确实长不好，但是比粉体要强，中间用十几倍的差，事实上这个概念应该是重大理念上的突破。

这是BGI制造的蒙烯的全新材料--蒙烯碳化硅纤维材料，耐高温15000度以上，高导电、导热耐高温的材料，像蒙烯氧化铝粉体、蒙烯氮化铝粉体，导热、散热膜里面必不可少的填料都是这种东西，比现在传统填料性能提高30%以上。

我们又开拓了蒙烯金属材料体系，把金属高温粉化直接生长石墨烯，再接着去轧制成块体材料，这是一个全新的材料，尽管规模化制备还有难度，但是未来可期。

我们的材料不仅仅是在实验室里做出来的，还实现了规模化的制造，尤其是已经用到了实际应用场景当中。蒙烯玻璃纤维已经成功规模化应用在G20上，这是2023年航空工业十大科技进展唯一的材料，这是一个重大突破，也是石墨烯真正在武器装备领域第一个应用。

蒙烯玻璃纤维已经成功用于无人机上，现在已经提供40驾次稳定供货，还在全力推广当中，成功用于卫星热管理系统，已经实现了规模化的应用，很快会在新一代导弹里面用作超材料，引申超材料，也很快会规模化用上。

目前BGI已经跟华电、明阳和华能签订了应用在风电叶片的防出冰等民用领域的超过百台样机的合同，每台样机都是十几兆瓦的功率，这是一个巨大的市场，我们的第一台产品已经在湖南安装完成。

BGI的蒙烯玻纤已经成功用于地铁的座椅加热，例如北京地铁亦庄线上已经规模化的用上了我们的产品。工业烘干用蒙烯玻璃纤维会创造奇迹，BGI已经制备出120套工业烘干装备，最重要的是这种材料它可以节能50%以上，效率提升30%以上。还有门头沟区政务大厅加热座椅全是用BGI的技术完成的。

BGI把石墨烯跟投射电镜的载网结合起来，制备出新一代蒙烯载网，这项需求全球市场每年10亿美元左右，它可以有助于解决结构生物学家冷冻电镜高分辨率的问题，全球19家国家和地区、超过130家团队在用BGI的产品，市场前景广阔。

石墨烯分离膜用于TOC分离全有机碳分离上面去，已经实现关键耗材的国产替代，现在年产产能每年一万片，每片是2万元，半年换一片，所以说这个市场其实也是非常之大的。

BGI矢志不移全力在打造千亿级石墨烯产业数，已经建立数家子公司，最后形成集团化产业集群，到2035年打造千亿级石墨烯产业。