Лю Чжуньфань, Пекинский графеновый институт: две трети графеновых патентов в мире – китайские

— Укажите, пожалуйста, ведущие компании по производству графена в Китае.

— Согласно Глобальному индексу графена, опубликованному китайской службой экономической информации (CEIS) в 2018 году, Китай и США лидируют в графеновой промышленности. В целом производство графена можно классифицировать как CVD-метод получения графеновой пленки и методы получения графеновых порошков. Некоторые примеры китайских производителей графена: CVD-пленки (Beijing Graphene Institute, Chongqing Graphene Technology Co., Ltd.,2D Carbon (Changzhou) Tech Inc., Ltd., Wuxi Graphene film Co., Ltd., Nanjing Ji Cang Nano Tech Co., Ltd.); графеновых порошков (SuperC (Dongguan) New Materials Technology Co., Ltd., Ningbo Morsh Co., Ltd., Qingdao Haoxin Technology Co., Ltd., Xiamen Knano Graphene Technology Co., Ltd., Baotailong Co. Ltd., The Sixth Elements (Changzhou) Materials Technology Co., Ltd., Shandong Leadernano Technology Co., Ltd.).

Мощности производства графеновых порошков увеличились с 201 тонны в 2013 году, 502 тонн в 2015 году до 1400 тонн в 2017 году, а сейчас Китай может производить более 5 тыс. тонн в год. Китай также лидирует в массовом производстве тонких пленок CVD-графена. Производственные мощности составили 190 тыс. кв. м в 2015 году, 3,5 млн кв. м в 2017 году и 6,5 млн кв. м в 2018 году. Для оксида графена мощности также были увеличены со 108 тонн в 2013 году, 132 тонн в 2015 году до 710 тонн в 2017 году.

— Какие основные технологии производства графена используют в Китае?

— Формы графеновых изделий обычно можно классифицировать как порошковые и тонкопленочные.

Графеновый порошок может быть изготовлен «сверху вниз» или «снизу вверх». Метод «сверху вниз» включает механическое, жидкостное, электрохимическое отшелушивание графита и окислительно-восстановительную технологию, метод «снизу вверх» включает химическое осаждение из паровой фазы, дуговой разряд и т. д. В этом году профессор Джеймс М. Тур опубликовал технологию получения графена за 10 мс с помощью термического шока.

Графеновые тонкие пленки можно производить методом CVD. Группа профессора Чжунфаня Лю смогла вырастить суперчистый графен на медной подложке. Такие пленки с чистотой 99% обладают необычными электрическими, оптическими и механическими свойствами. Чжунфань Лю также является изобретателем суперграфенового стекла. Кроме того, CVD-графен может быть выращен на сапфире и на кремниевых пластинах.

— Есть ли здесь специальные аппараты по обогащению, очистке или рафинированию графена?

— Центрифуга обычно применяется, чтобы получить специальное распределение порошков графена по размерам в растворе. Применяются и другие методы: например, разработанный компанией XG Science из США, он позволяет производить графеновый порошок размером c чешуйку, в районе 50 мкм. Существуют также технологии очистки или рафинирования графенового порошка путем фильтрации некоторых ионов.

— Расскажите, пожалуйста, о крупнейших промышленных потребителях графена.

— Графеновые электропроводящие добавки производят BYD Co., Gotion High-tech Co., Tianjin Lishen Battery Joint Stock Co. Графеновые теплоотводящие пленки выпускают Huawei Technologies Co., Xiaomi Inc., Guangdong OPPO Mobile Telecommunications Co.

Три основные области применения графеновых материалов в Китае: электропроводящие добавки для аккумуляторных батарей, электротермические материалы для отопления и здравоохранения, графеновые покрытия для защиты от коррозии.

— А как насчет статистики науки о графене в Китае?

— С 2011 года по числу публикаций о графене китайские ученые занимают первое место в мире. К июлю 2020 года оно составило 108 937, то есть 34% от общемировых. В США (второе место) было опубликовано только около 37 тыс. работ. Основная тематика китайских публикаций: монокристаллические пленки на кремниевых подложках, сверхчистые графеновые тонкие пленки, суперграфеновое стекло, графеновое оптическое волокно и графеновые мембраны.

К концу 2018 года число поданных из Китая патентных заявок на графен достигло 47 397 (68,4% от общемирового). К июню 2020 года в Китае зарегистрировано 16 800 компаний, связанных с графеновым бизнесом. Создано 29 графеновых промышленных парков, 54 графеновых института и 8 графеновых инновационных центров.

— Видите ли вы китайско-российское сотрудничество в графеновой области?

— Существует много возможностей сотрудничества в области графена. Россия богата природными ресурсами, такими как нефть и газ, и ей необходимы трубопроводы. Для их защиты могут быть использованы антикоррозионные покрытия на основе графена. Китайско-российское сотрудничество может быть развито также в следующих областях: совместные научные исследования, деловое сотрудничество и совместные предприятия по производству графеновых материалов.

— Как вам видится развитие мирового рынка графена в 2021–2025 годах?

— Глобальный рынок графена в 2017 году оценивался в $97,01 млн и, по прогнозам, достигнет $1,50 млрд к 2025 году, увеличившись в среднем на 40,9% с 2018 по 2025 год (Verified Market Research, February 13, 2020). Но предсказать точное будущее графеновой промышленности трудно, хотя графен признан как перспективный двумерный материал с захватывающими свойствами. С момента первоначального перехода академических исследований в реальные приложения прошло всего несколько лет. Другими словами, индустриализация и коммерциализация графена — это долгая дорога, без коротких путей к успеху. Благодаря непрерывным улучшениям в области синтеза материалов в промышленных масштабах и появлению новых «убийственных» применений графеновая промышленность должна видеть светлое будущее.