南方财经全媒体见习记者王雪 上海报道   

近期，上海市人民政府发布《关于加快推进南北转型发展的实施意见》，明确指出，宝山区和金山区要聚焦新材料、生物医药、智能装备等重点领域，强化高端产业引领功能。

在此之前，上海市人民政府公布的《上海市产业地图（2022）》也重点强调，上海发展三大先导产业、六大重点产业集群，在产业集群中包括先进材料。由此可见，新材料领域将成为下一阶段产业发展的重点。

而在先进材料中，石墨烯又有着“材料之王”的“美称”。据《中国石墨烯产业报告》统计数据，截至2020年6月底，中国石墨烯相关专利申请数占全球68%，在工商部门注册与石墨烯相关的企业高达16800家。

但2020年之后，石墨烯在中国热度减退。赛迪研究院研报指出，我国石墨烯产业规模从2015年的6亿元增长至2019年的120亿元，年均增长率超过100%，但2020年全年产业规模135亿元，同比增长12.5%，增速较往年明显放缓。

虽然石墨烯产业规模增长率放缓，但推动石墨烯技术与产业发展的政策仍在发布，相关科研机构仍在攻坚。7月22日，21世纪经济报道记者专访中科院上海微系统与信息技术研究所于庆凯、丁古巧两位研究员，深入了解石墨烯技术与产业的发展。

向“王”发起挑战

“石墨烯现在是一个王储，能不能成为王还要经过时间的检验，也许会，也许永远也不会。”

2020年，中国科学院上海微系统所在国际石墨烯创新大会上宣布：8英寸石墨烯单晶晶圆研发成功，并表示不论从尺寸还是质量，均处于国际领先地位。

何为晶圆？据了解，晶圆是制作半导体集成电路必备的晶片，因外形为圆形，故称为晶圆，但硅又是制作晶圆的原始材料。

“因为硅成本低廉，成为整个半导体行业最基础最重要的材料，但硅物理性质不好，我们找到石墨烯代替硅。”于庆凯解释称。业界认为，硅是终极的半导体材料，只要手机、电脑里的芯片不发生变化，硅就不会被取代。

“但是，如果硅由于自身的限制走到了尽头，我们是不是就停留在此了？这是当今科学界不能容忍的，所以，我们要在原有的框架下找到更优秀的材料替代硅。”他进一步思考。

据了解，目前，几乎所有的电子设备微处理器都采用硅材料制成，但硅有着易碎、不够灵活、不耐压力等缺点，限制了设备智能化的可行性。而石墨烯有着高导电、高导热、高透光等性能，“石墨烯的物理性能、机械性能极好，让我们惊讶。”于庆凯感叹道。

对于二者价格，据中国有色金属工业协会硅业分会统计数据，2022年7月上旬，国内单晶复投料成交均价为29.16万元/吨，单晶致密料成交均价在28.96万元/吨。而石墨烯根据纯度不同，每吨的价格区间在百万到亿元不等。“石墨烯现在已经很便宜了，如果大家愿意的话，几年之内比硅便宜是没问题的。”于庆凯解释。

至于石墨烯能否取代硅成为半导体行业的“王”？于庆凯坦言不一定，“石墨烯也有缺点。半导体器件的导电性必须是能被调节的，可以在导与不导之间来回切换，但石墨烯由于零能带的物理属性，在导电可控这一块比较差，我们也在尝试去解决。”于庆凯认为，石墨烯正在成为“材料之王”的途中，不努力一定没有结果，努力了也许会有结果。

过去几年，中科院上海微系统所在石墨烯冲刺“王者”的道路上扮演着重要角色。2015年，该单位研制出1.5英寸石墨烯单晶，2017年在绝缘体衬底上直接制备石墨烯取得进展，2019年首次在较低温条件下制备6英寸无褶皱石墨烯单晶晶圆，2020年8英寸单晶晶圆成功问世。

“我们知道自己在做什么。首先我们知道什么重要，对整个行业有自己的判断，不蹭热度。然后，我们坚持做重要的事情。”于庆凯认为在既定的工业中，撼动一根钉子都不是容易的事，但对石墨烯十年如一日的执着，是因为他们相信这是正确的。

从1到10，下一步产业化

“我们最苦的是跟全世界最优秀的人在一起竞争，但世人只认第一不认第二。”

于庆凯告诉记者，中科院上海微系统所在石墨烯领域屡出“杀手锏”级产品。“杀手锏级应用，说白了就是‘出大招’，在技术上没有对手。”

此前，丁古巧团队研制出石墨烯量子点，这项技术为肿瘤早期检测提供了重要手段，也进一步开发了可以临床应用的泌尿系统肿瘤尿液快速诊断试剂盒。

据了解，该试剂盒可以标记13种以上肿瘤细胞的特异性，标记率高达96.15%。“此检测技术具有时间短、操作简易、精准度高等优势，而且也避免了泌尿系统肿瘤病人传统的膀胱镜检查，减少了痛苦。”丁古巧说。

据悉，泌尿系统肿瘤尿液快速诊断试剂盒，由中科院上海微系统所和上海交通大学附属第九人民医院联合推出，目前正在与相关企业沟通，以推进该技术向临床转化。

不仅如此，石墨烯导热膜也在行业内批量生产和应用。随着电子设备向小型化、集成化发展，其功耗密度逐步增加，电子设备的发热量也成倍增长，同时对系统的散热性提出更高要求。

据了解，单层石墨烯理论导热率是常用导热金属材料铜的10倍以上，但密度远低于铜，若将单层石墨烯层层组装堆叠至几十甚至几百微米厚度的石墨烯薄膜，将在手机、笔记本、电动车、通讯等领域有广阔的应用前景。

“现在这项技术已成功应用于品牌手机和笔记本电脑。未来还会用到无人机、新能源汽车等领域。”丁古巧说。

对于科研行业来说，他们要做的是从0到1，而产业要做的是从10到100，从1到10则是创新转化平台要做的事情。

2016年，上海市宝山区打造石墨烯产业技术功能性平台，建成15000平方米的专业化中试基地，拥有超2000万元的分析检测设备。2022年伊始，石墨烯产业技术功能型平台入选中国科协“科创中国”成果准化典型案例，打通科技成果转化的“最后一公里”。

近两年，许多大企业也着手布局石墨烯。华为发布3S石墨烯散热技术，并投资了常州富烯科技股份有限公司，富烯科技主导产品是石墨烯导热膜、石墨烯导热片。小米对黑睿科技追加投资，黑睿科技覆盖原料生产到导热膜制备全产业链条。

于庆凯对此表示，企业行为在推动石墨烯发展上大有益处。如果想推动石墨烯大规模应用，需要有三个因素。一个是活跃的科研领域，一个是要有优秀创业者，另一个就是大公司投入。

在他看来，只有生产批次具有一致性和稳定性，并且实现标准化，一项新的科研技术才有机会成为商品。