新產(chǎn)業(yè)
——碳納米技術(shù)進展系列報道之二
富勒烯具有不尋常的特性，其代表性成員C60等更被譽為“納米王子”。由于富勒烯的硬度比鉆石還高，韌度是鋼的100倍，導電性超過銅而重量只有銅的六分之一，使其成為許多高新技術(shù)領(lǐng)域應用潛力巨大、不可替代的材料，今后在無金屬電線、建筑物骨架、防彈背心、汽車外殼等領(lǐng)域也將出現(xiàn)它的身影。
超常性能帶來傳奇增長
美國市場調(diào)查公司BCC稱，2006年全球富勒烯的市場價值是9200萬美元，此后約以70%的年均速度實現(xiàn)滾雪球式增長，到2011年將達到13.1億美元，到2016年則有可能超過47億美元的規(guī)模。
作為該領(lǐng)域的權(quán)威專家，中科院化學所王春儒研究員表示：“諸多異乎尋常的性能，使富勒烯對化學、物理、材料、醫(yī)藥、微電子等領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠影響，在應用方面顯示出誘人前景。”
在工業(yè)應用中，富勒烯添加劑可以使?jié)櫥蛪勖娱L30%；富勒烯與堿金屬形成的復合體系是優(yōu)良的高溫超導材料，其超導臨界溫度高達46K；基于C60光電導性能的光電開關(guān)和光學玻璃已研制成功；以富勒烯為關(guān)鍵材料的有機太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率達到6.5%。此外，C60還能夠在半導體、催化劑、蓄電池材料等領(lǐng)域得到深入應用。
在生命科學方面，基于富勒烯的磁共振造影劑、治療癌癥的新型藥劑正在快速發(fā)展。C60是一種很強的抗氧化物質(zhì)，人們已開發(fā)出可以用在保養(yǎng)品中的富勒烯，為人類抗肌膚老化帶來福音。
我國贏得國際話語權(quán)
王春儒告訴記者：“我國科學家在富勒烯和金屬富勒烯領(lǐng)域的理論研究、功能化研究、結(jié)構(gòu)表征以及形成機理等方面，取得了一些在國際上具有較大影響的創(chuàng)新成果，在國際上掌握了一定的話語權(quán)。”
中科院化學所投資500萬元建設(shè)的富勒烯實驗室是眼下國內(nèi)最好的富勒烯研究基地。該所與沈陽科友公司聯(lián)合開發(fā)的富勒烯及內(nèi)嵌金屬富勒烯實驗室制備裝置已平穩(wěn)運行6年，并被推廣到國內(nèi)多所大學。他們與西南科技大學、中橡集團炭黑研究院聯(lián)合研制的富勒烯工業(yè)化生產(chǎn)裝置可以年產(chǎn)100千克C60和10千克C70，打破了國外對富勒烯燃燒法制備技術(shù)的壟斷，為我國富勒烯科研和應用提供了充分的材料和技術(shù)。
目前，科學家們已經(jīng)基本明確富勒烯的形成機理，并合成分離了小至C20、大至C240的富勒烯。2004年，廈門大學謝素原教授與王春儒研究員合作，采用在生成富勒烯過程中引入氯原子的方式，第一次將活潑的C50用氯原子穩(wěn)定下來，成為該領(lǐng)域的一項重要突破。浙江大學與美國加利福尼亞大學合作，成功合成出世界上最小碳納米管結(jié)構(gòu)的富勒烯C90，同樣引起國際科學界的廣泛關(guān)注。
王春儒表示，2008年以前，國際富勒烯市場主要由日本、美國、歐盟國家和俄羅斯控制，中國的占有率基本為零。到2009年，隨著煤燃燒富勒烯合成項目的建成，我國噸量級富勒烯的生產(chǎn)成本已處于較低水平。他肯定地說：“國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界的發(fā)展目標是在最近幾年占據(jù)全球市場35%的份額，屆時中國有望成為國際市場的領(lǐng)軍者。”
降低成本力爭商品化
王春儒介紹：“富勒烯已在電子器件、功能塑料、電解質(zhì)和醫(yī)藥等方面得到實際應用，不久之后還將誕生非金屬電纜、非金屬電路板等富勒烯產(chǎn)品。然而，這些應用均未達到商品化程度，在其商業(yè)化應用之前尚需解決許多問題。”
不穩(wěn)定性是所有富勒烯應用領(lǐng)域中的共性問題。不過科學家們研究發(fā)現(xiàn)，當有金屬原子參與或?qū)μ蓟\表面進行修飾后，不穩(wěn)定的富勒烯也能穩(wěn)定下來，由此開辟了該領(lǐng)域研究的新方向。
最為關(guān)健的是，目前每克C60富勒烯的市場價格分別為美國20美元、日本20美元、德國30美元、韓國20美元、中國320元，C70的價格更是數(shù)倍于此。王春儒強調(diào)：“在生產(chǎn)成本沒有大幅度降低之前，富勒烯不可能具備競爭力。”由此，開發(fā)使用低價原料、連續(xù)大規(guī)模地生產(chǎn)富勒烯的技術(shù)和裝置，依然是全球研發(fā)重點。
富勒烯具有不尋常的特性，其代表性成員C60等更被譽為“納米王子”。由于富勒烯的硬度比鉆石還高，韌度是鋼的100倍，導電性超過銅而重量只有銅的六分之一，使其成為許多高新技術(shù)領(lǐng)域應用潛力巨大、不可替代的材料，今后在無金屬電線、建筑物骨架、防彈背心、汽車外殼等領(lǐng)域也將出現(xiàn)它的身影。
超常性能帶來傳奇增長
美國市場調(diào)查公司BCC稱，2006年全球富勒烯的市場價值是9200萬美元，此后約以70%的年均速度實現(xiàn)滾雪球式增長，到2011年將達到13.1億美元，到2016年則有可能超過47億美元的規(guī)模。
作為該領(lǐng)域的權(quán)威專家，中科院化學所王春儒研究員表示：“諸多異乎尋常的性能，使富勒烯對化學、物理、材料、醫(yī)藥、微電子等領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠影響，在應用方面顯示出誘人前景。”
在工業(yè)應用中，富勒烯添加劑可以使?jié)櫥蛪勖娱L30%；富勒烯與堿金屬形成的復合體系是優(yōu)良的高溫超導材料，其超導臨界溫度高達46K；基于C60光電導性能的光電開關(guān)和光學玻璃已研制成功；以富勒烯為關(guān)鍵材料的有機太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率達到6.5%。此外，C60還能夠在半導體、催化劑、蓄電池材料等領(lǐng)域得到深入應用。
在生命科學方面，基于富勒烯的磁共振造影劑、治療癌癥的新型藥劑正在快速發(fā)展。C60是一種很強的抗氧化物質(zhì)，人們已開發(fā)出可以用在保養(yǎng)品中的富勒烯，為人類抗肌膚老化帶來福音。
我國贏得國際話語權(quán)
王春儒告訴記者：“我國科學家在富勒烯和金屬富勒烯領(lǐng)域的理論研究、功能化研究、結(jié)構(gòu)表征以及形成機理等方面，取得了一些在國際上具有較大影響的創(chuàng)新成果，在國際上掌握了一定的話語權(quán)。”
中科院化學所投資500萬元建設(shè)的富勒烯實驗室是眼下國內(nèi)最好的富勒烯研究基地。該所與沈陽科友公司聯(lián)合開發(fā)的富勒烯及內(nèi)嵌金屬富勒烯實驗室制備裝置已平穩(wěn)運行6年，并被推廣到國內(nèi)多所大學。他們與西南科技大學、中橡集團炭黑研究院聯(lián)合研制的富勒烯工業(yè)化生產(chǎn)裝置可以年產(chǎn)100千克C60和10千克C70，打破了國外對富勒烯燃燒法制備技術(shù)的壟斷，為我國富勒烯科研和應用提供了充分的材料和技術(shù)。
目前，科學家們已經(jīng)基本明確富勒烯的形成機理，并合成分離了小至C20、大至C240的富勒烯。2004年，廈門大學謝素原教授與王春儒研究員合作，采用在生成富勒烯過程中引入氯原子的方式，第一次將活潑的C50用氯原子穩(wěn)定下來，成為該領(lǐng)域的一項重要突破。浙江大學與美國加利福尼亞大學合作，成功合成出世界上最小碳納米管結(jié)構(gòu)的富勒烯C90，同樣引起國際科學界的廣泛關(guān)注。
王春儒表示，2008年以前，國際富勒烯市場主要由日本、美國、歐盟國家和俄羅斯控制，中國的占有率基本為零。到2009年，隨著煤燃燒富勒烯合成項目的建成，我國噸量級富勒烯的生產(chǎn)成本已處于較低水平。他肯定地說：“國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界的發(fā)展目標是在最近幾年占據(jù)全球市場35%的份額，屆時中國有望成為國際市場的領(lǐng)軍者。”
降低成本力爭商品化
王春儒介紹：“富勒烯已在電子器件、功能塑料、電解質(zhì)和醫(yī)藥等方面得到實際應用，不久之后還將誕生非金屬電纜、非金屬電路板等富勒烯產(chǎn)品。然而，這些應用均未達到商品化程度，在其商業(yè)化應用之前尚需解決許多問題。”
不穩(wěn)定性是所有富勒烯應用領(lǐng)域中的共性問題。不過科學家們研究發(fā)現(xiàn)，當有金屬原子參與或?qū)μ蓟\表面進行修飾后，不穩(wěn)定的富勒烯也能穩(wěn)定下來，由此開辟了該領(lǐng)域研究的新方向。
最為關(guān)健的是，目前每克C60富勒烯的市場價格分別為美國20美元、日本20美元、德國30美元、韓國20美元、中國320元，C70的價格更是數(shù)倍于此。王春儒強調(diào)：“在生產(chǎn)成本沒有大幅度降低之前，富勒烯不可能具備競爭力。”由此，開發(fā)使用低價原料、連續(xù)大規(guī)模地生產(chǎn)富勒烯的技術(shù)和裝置，依然是全球研發(fā)重點。
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（苒兒）