我市成功举办2025年三明创新创业大赛

7月17日,第十三届福建创新创业大赛暨2025年三明创新创业大赛决赛在三明·中关村科技园路演厅成功举办。决赛采用现场答辩的方式进行,经激烈角逐,共决出成长组一等奖1名、二等奖3名、三等奖10名、优胜奖14名,初创组一二三等奖各1名、优胜奖2名;其中,福建瑞博奥科技有限公司的“高效锂萃取剂的商业化应用”项目获成长组一等奖,福建三明碳素时代材料科技有限公司的“等静压石墨多维曲面精密数控加工技术研发”项目获得初创组一等奖。同时,将推荐初创组1家、成长组8家企业参与省赛角逐。

多孔炭五大工艺路线产业化全景图

纳米尺度下的孔道迷宫,正成为新能源产业的关键战场。
    在电化学器件的微观宇宙里,多孔炭如同精心设计的纳米公寓,为离子提供栖身之所。这些孔隙网络的结构差异,直接影响着电池充放电时离子的“居住体验”。
    当钠离子在蜂窝状多孔碳的宽敞通道中自由穿梭时,它们展现出454mAh/g的高比容量,经历2000次循环后仍保持151.4mAh/g的“活力”。而在超级电容器的亚纳米级孔道(0.64-0.80nm)中,脱去水分子外衣的离子们紧密排列,使器件在10mg/cm²高负载下仍能输出515.5F/g的卓越电容。

1 物理活化法:成本控制大师

    物理活化法如同一位简约主义者,仅依靠气体(水蒸气、CO₂或空气)在高温下打开碳骨架的孔隙结构。这种工艺避免使用化学试剂,通过热力学雕刻在碳基体上凿出微孔为主的迷宫。
    在产业化舞台上,物理活化法的优势在于其经济性。设备投资仅需化学活化法的60%-70%,且避免了化学腐蚀带来的额外防护成本。活化过程产生的尾气可直接处理排放,对环境更为友好。
    物理活化法生产的活性炭比表面积波动在300-800m²/g之间,微孔占比高达80%以上。如同狭窄的单间公寓,这些微孔虽能提供大量“床位”,却限制了离子的自由活动。
    2023年,某活性炭龙头企业的物理法生产线每吨能耗控制在2500度电以内,将生产成本压缩至8万元/吨以下。价格优势使其在净水、空气净化等传统领域占据70%市场份额。
    物理活化法面临的最大产业化瓶颈在于孔隙结构的随机性。如同缺乏规划的城中村,其微孔分布杂乱无章,导致批次稳定性较差(±15%比表面积波动)。在追求精密调控的新能源电极材料领域,这一特性成为难以跨越的障碍。

2 化学活化法:精准造孔工程师

    化学活化法如同一位手持腐蚀剂的雕刻家,利用KOH、ZnCl₂等化学试剂在碳骨架中定向蚀刻出孔隙网络。在四川大学王延青团队的研究中,KOH活化废糖液制备的多孔炭比表面积高达2242m²/g,如同建造起摩天大楼林立的离子都市。
    化学活化法的核心优势在于孔径的精确调控能力。通过调节活化剂浓度、温度和时间三重参数,工程师能在0.8-4nm范围内设计孔隙结构。当K₂CO₃与ZnCl₂以8:2配比协同作用时,可创造出中孔率38.8%的分级多孔炭,形成“主干道与小巷”并存的理想离子传输网络。
    化学活化法面临严峻的产业化挑战:环境代价。每生产1吨多孔炭需消耗0.3-0.5吨KOH,产生含强碱废水3-5吨。设备腐蚀更导致反应釜寿命缩短至物理法的1/3,维护成本增加40%。
    2024年,某环保型创新工艺将KOH回收率提升至85%,但增加的蒸馏装置使设备投资增加30%。成本与环保的天平上,化学法走在产业化的钢丝绳上。

3 模板法:结构复刻艺术家

    模板法如同一位精于铸造的雕塑家,以分子为模具塑造孔隙的完美形态。四川大学团队采用仿生矿化协同燃烧活化策略,在Na₂CO₃模板引导下,创造出蜂窝状多孔碳(CMFO)。其薄如蝉翼的孔壁(<10nm)与贯通的三维网络,使钠离子得以自由穿梭。
    这种材料的比表面积达295m²/g,孔体积0.689cm³/g,在钠离子电池中展现出454mAh/g(0.05A/g)的高容量和76.1%的首效。如同设计精良的立体车库,其结构最大化利用了空间资源。
    模板法的核心优势在于孔径均一性。介孔二氧化硅模板可制备孔径偏差<±5%的有序介孔碳,分子印迹模板甚至能实现0.1nm精度的孔道定制。复旦大学团队以碳点为自模板,成功制备出0.64-0.80nm集中分布的亚纳米孔碳,使超级电容器电压窗口突破至1.4V。
    产业化瓶颈在于模板回收难题。二氧化硅模板需用氢氟酸腐蚀去除,每吨产品产生50kg含氟危废。2025年,虽然可降解PS模板成本降至20元/kg,但模板成本仍占产品总成本的35%。

4 生物质法:自然馈赠的利用者

    生物质法将农业废弃物转化为电极材料珍宝,践行着“从土地中来,回产业中去”的循环理念。以废糖液为前驱体时,每吨原料成本仅300元,通过K₂CO₃活化即可获得比表面积1255m²/g的多孔炭。
    生物质路线的产业化优势在于原料成本。核桃壳、椰壳等原料采购价仅800-1500元/吨,远低于树脂基原料(3-5万元/吨)。江苏钠博恩公司利用生物质多孔炭为骨架,成功开发出硅碳负极材料,成本控制在15万元/吨左右。
    生物质多孔炭面临灰分困扰。椰壳炭灰分达5-8%,其中碱金属杂质引发电池副反应,导致循环寿命降低30%。虽然酸洗工艺可将灰分降至1%以下,但每吨增加处理成本1.2万元。
    2025年,龙鑫干燥创新开发的连续式气氛回转炉通过全密闭动态密封技术,将工艺波动从±25%降至±8%,产能提升30%,能耗降低20%。这一装备进步为生物质法产业化注入新动力。

5 CVD法:纳米级建筑师

    CVD法如同在微观世界搭建脚手架的工程师,通过气相沉积在预制骨架上精心构筑孔隙。在硅碳负极领域,CVD技术将硅烷气体通入多孔炭孔隙,热解生成纳米硅颗粒,再经碳包覆形成复合材料。
    这种设计使硅碳负极首效从75%跃升至88%,循环寿命突破1000次大关,解决了硅材料300%体积膨胀的行业痛点。如同在纳米公寓中加装抗震结构,CVD法赋予材料抵御变形的能力。
    CVD法的核心优势在于孔隙的可设计性。通过调节前驱体流量和温度,可在5-50nm范围精确控制硅沉积区,实现硅负载量从5%到15%的精准调控。2023年,中科院化学所开发氧辅助CVD技术,成功制备扭转角0°-30°可调的双层石墨烯,展示了原子级精度的建造能力。
    产业化进程面临设备高门槛。管式CVD设备投资达400万元/台,而流化床CVD虽可实现连续生产,但设备成本高达1200万元。每公斤硅碳负极的CVD工序能耗超50度电,占总成本35%。

工艺路线产业化对比全景

    当五大工艺路线站在产业化天平上,其技术经济性呈现出清晰分野。生物质法以15万元/吨的价格成为消费电池领域的性价比首选,而树脂基模板法制备的硅碳负极虽售价高达30-50万元/吨,却能支撑更高硅负载量(10%-15%)。
    环保成本深刻改变着产业版图。化学活化法因环保成本增加40%,其市场占比从2018年的65%降至2024年的42%。而山西煤化所开发的电容炭技术,在2022年启动500吨产能建设,通过创新工艺降低污染,推动我国电容炭进口替代。
性能参数对比揭示技术演进方向:
比表面积:化学活化法(2242m²/g)> 生物质法(1255m²/g)> CVD法(<1000m²/g)
中孔率:双活化剂法(38.8%)> 模板法(25%-35%)> 物理法(<10%)
循环寿命:CVD硅碳(>1000次)> 模板法多孔碳(2000次容量保持96.77%)> 物理法活性炭(500次衰减30%)
    设备创新正突破产业化瓶颈。龙鑫干燥的连续式气氛回转炉通过多层密封与智能压力补偿系统,将氧含量控制在百万分之一级,使生物质多孔炭的工艺波动从±25%压缩至±8%。这种装备进步让自然馈赠的材料也能满足精密电池工业的需求。
    多孔炭的五大工艺路线如同五位性格迥异的建筑师,在产业化的蓝图上各展所长。
    生物质法以自然亲和力降低原料门槛,化学活化法以精湛蚀刻技艺雕琢孔隙,模板法用精密模具复刻完美结构,CVD法则在纳米空间搭建抗震骨架,而物理活化法以简约哲学控制成本。
    在新能源产业驱动的时代,这些微观世界的建筑师们不再孤立作战。当山西煤化所制定的国际标准IEC/TS 62565-5-1:2023为电容炭建立规范,当复旦大学开发的碳点自模板技术突破亚纳米精度,多孔炭的产业化之路已从单一工艺竞争,迈向协同创新的新阶段。
    每一克多孔炭中延展的足球场面积的表面积,正在重新定义能源储存的边界。
(数据来源覆盖学术论文、产业报告及企业动态,数据由Deepseek收集)
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来源:硅炭微视界

关于申报2025年度市级重大科技创新平台科研专项项目的通知

我院为三明市级重大科技创新平台之一,拥有三个项目名额,有意与我院联合申报的科研院所和园区内企业,可在8月1日前与我院技术中心联系沟通合作事宜,联系电话18350862598(微信同)。

附:三明市科学技术局关于组织申报2025年度市级重大科技创新平台科研专项项目的通知

各有关单位:

  为推动我市市级重大科技创新平台建设,提升创新平台服务产业链能力,根据我市重大科技创新平台建设工作部署,决定开展2025年度市级重大科技创新平台科研专项项目申报工作,现将有关事项通知如下:

  一、支持方向

  支持中国机械科学研究总院海西(福建)分院、三明市农业科学研究院、三明市氟化工产业技术研究院(沪明绿色氟代制药工程技术研究中心)、永清石墨烯产业技术研究院、三明市新能源产业技术研究院、中国医药工业研究总院三明分院(三明转化医学研究院),围绕解决我市高端装备制造、氟新材料、石墨及石墨烯新材料、新能源、生物医药、现代农业等领域技术难题,联合高校、科研院所及企业开展关键核心技术攻关。

  二、申报要求

  (一)项目由市重大科技创新平台依托单位牵头申报,高校院所、企业可作为合作单位,已获市级以上科技计划立项的项目不能重复申报。

  (二)每个平台申报项目数不超过3项。

  (三)每个项目申请资助额度不超过20万元,若项目实际资助经费未达到申请额度,差额部分由项目申报单位、合作单位自筹解决。

  (四)项目负责人应为平台依托单位负责人或科技人员,项目负责人在项目结束时年龄原则上不超过60周岁。

  (五)有合作单位的应在附件中提交合作协议,协议内容一般包括:项目研究开发内容及分工、知识产权权属、经费筹措及资助经费分配等。

  (六)各项目申报单位应按照《三明市科技计划项目管理办法》和《三明市级科技计划项目经费管理办法》要求,编制科技项目经费预算(包含项目各合作单位经费预算)。

  (七)申报项目研发起始时间为2025年8月1日,项目实施期限一般不超过2028年7月31日。

  三、申报程序

  (一)申报单位通过账户(单位未注册的需先注册并审核通过)登录三明市科技计划项目管理信息系统(http://xmgl.kjt.fujian.gov.cn/sm.do)-项目申报-起草项目申请书-添加-选择“重大平台专项”类型-选择相应优先主题对应指南代码-填报申请书-上传附件。

  (二)项目指南代码及申报截止时间如下:

  (三)申报单位未按期提交申请书的,申报截止时间后将不能提交(申报单位主动撤回不视为已提交)。对因未按本通知要求申报,形式审查不通过的项目,将不再受理该项目补充材料或其他项目补充申报。

  四、推荐程序

  各推荐单位通过项目管理系统进行内部审核,负责对申报材料进行网上推荐。

  五、联系方式

  (一)项目业务咨询

  高新技术与工业科技科  0598-8592253

  农村科技科  0598-8590650

  科技成果与社会发展科技科  0598-8590837

  (二)系统技术支持

  海峡信息技术公司0591-87882011、0591-87862982

  三明市科学技术局

  2025年7月14日

  (此件主动公开)

2025年上半年税费新政策汇总

一、增值税

1.国家税务总局关于调整增值税纳税申报有关事项的公告(国家税务总局公告2025年第2号)

2.工业和信息化部办公厅 财政部办公厅 国家税务总局办公厅关于2025年度享受增值税加计抵减政策的先进制造业企业名单制定工作有关事项的通知(工信厅联财函〔2025〕217号)

3.工业和信息化部 国家发展改革委 财政部 税务总局关于2024年度享受研发费用加计扣除政策的工业母机企业清单制定工作有关事项的通知(工信部联通装函〔2025〕64号)

4.国家税务总局关于修订《国际运输船舶增值税退税管理办法》的公告(国家税务总局公告2025年第10号)

5.财政部 海关总署 税务总局关于2025年第12届世界运动会税收政策的通知(财税〔2025〕15号)

二、企业所得税

1.国家税务总局关于优化企业所得税年度纳税申报表的公告(国家税务总局公告2025年第1号)

2.国家发展改革委等部门关于做好2025年享受税收优惠政策的集成电路企业或项目、软件企业清单制定工作的通知(发改高技〔2025〕385号)

三、个人所得税

1。个人所得税综合所得汇算清缴管理办法国家税务总局令第57号

四、印花税

1.财政部 税务总局关于继续实施离岸贸易印花税优惠政策的通知(财税〔2025〕10号)

五、车辆购置税

1.商务部等8部门办公厅关于做好2025年汽车以旧换新工作的通知(商办消费函〔2025〕8号)

2.国家税务总局 工业和信息化部关于发布《免征车辆购置税的设有固定装置的非运输专用作业车辆目录》(第十八批)的公告(国家税务总局 工业和信息化部公告2025年第14号)

3.国家税务总局 工业和信息化部关于发布《免征车辆购置税的设有固定装置的非运输专用作业车辆目录》(第十七批)的公告(国家税务总局 工业和信息化部公告2025年第5号)

六、进出口税收

1.商务部等6部门关于进一步优化离境退税政策扩大入境消费的通知(商消费发〔2025〕84号)

2.国家税务总局关于修改《境外旅客购物离境退税管理办法(试行)》的公告(国家税务总局公告2025年第11号)

3.国家税务总局关于推广境外旅客购物离境退税“即买即退”服务措施的公告(国家税务总局公告2025年第9号)

4.国家税务总局关于支持跨境电商出口海外仓发展出口退(免)税有关事项的公告(国家税务总局公告2025年第3号)

5.海关总署 国家发展改革委 财政部 农业农村部 商务部 税务总局关于调整海关特殊监管区域、保税监管场所和区外加工贸易有关管理措施的公告(海关总署 国家发展改革委 财政部 农业农村部 商务部 税务总局公告2025年第83号)

6.国家税务总局 财政部 商务部 海关总署 国家市场监督管理总局关于应征国内环节税货物出口优化服务 规范管理有关事项的公告(国家税务总局 财政部 商务部 海关总署 国家市场监督管理总局公告2025年第8号)

7.财政部 海关总署 税务总局关于调整海南自由贸易港原辅料“零关税”政策的通知(财关税〔2025〕1号)

来源:福建税务

光计算的革命材料:石墨烯

硅芯片达到物理极限

    如今的芯片利用电子在细小的金属线上移动来传输数据,这种方法已经使用了几十年,也正是这种方法让我们拥有了速度更快的手机和最强大的AI芯片,但现在我们遇到了一个大问题。随着我们在芯片上塞入越来越多的晶体管,由铜制成的导线变得越来越细,导致电阻急剧上升、热量不断累积。不仅仅是晶体管达到了物理极限,它们之间的互连和布线也成为计算领域最大的瓶颈之一。
    物理学给了我们一个解决的线索,那就是利用光子而不是电子。光不会像铜那样损失能量,它速度更快、温度更低,非常适合在芯片和数据中心之间传输数据。而说到在纳米尺度上控制光,石墨烯在这方面非常擅长。
石墨烯擅长控制光子
    石墨烯是目前最迷人的材料之一。它本质上就是一层碳原子以完美的蜂窝状排列。这种结构不仅美观,而且坚固耐用。碳原子紧密结合,使这种材料比钢更坚固,同时又轻巧灵活。由于它是一种晶体结构,电子甚至光子可以非常快速地穿过石墨烯,几乎没有阻力。
    电子穿过石墨烯时的电迁移率高得惊人。石墨烯的迁移率为每秒20万平方厘米,而硅的迁移率为500平方厘米。这意味着切换到石墨烯进行数据互连,数据传输速度比现在快100到1000倍。
常见的光调制器:马赫-曾德尔干涉仪
    当我们想用光来传输数据或计算数据时,首先需要进行编码,将数字信号编码成光。为此,我们需要使用一种基本设备——光调制器,其中最常见的一种是马赫-曾德尔干涉仪。第一束光从一端进入,然后被分成两条不同的路径,有点像一条光子路分成两条车道。通常情况下,来自两个分支的光会在末端重新结合,发生相长干涉,这意味着输出光等于输入光。
    如果我们将数字信号施加到其中一条路径上,就会发生一些变化,该信号会改变该分支中光的相位,从而改变其在输出端的干涉方式,这就是我们调制光的方式,我们实际上是将数字比特编码成光的强度。通过这种方式,我们可以通过光纤传输数据,甚至可以在光子芯片上进行计算,这个过程是硅光子学的核心。
石墨烯是理想的光调制器材料
    但通过硅实现这些有其局限性,尤其是在更快的速度、更低的功耗和更小的占用空间方面,而这正是石墨烯的用武之地。硅在红外波段的窄带中工作效果最佳,而石墨烯可以与从可见光到红外光,甚至到太赫兹波段的各种光发生良好的相互作用。更有趣的是,我们实际上可以通过施加电脉冲来控制石墨烯吸收的光量,这使得它成为下一代光调制器的理想候选材料。
可以实现乘法累加运算
 
    将石墨烯用于光调制器的技术不仅有助于加快数据传输速度,还为更宏大的目标打开了大门,那就是利用光本身进行计算。在马赫-曾德尔干涉仪中,将之前的数字脉冲改为施加模拟电压,就会发生一些新的变化。在这种情况下,相移量会根据该电压平滑变化,因此输出端的光强度与两个值(输入光和施加电压)的乘积成正比。
     换句话说,该设备能执行模拟乘法,这意味着如果我们将该设备扩展到大量设备,我们就可以以模拟方式执行矩阵乘法累加运算。这种运算在人工智能领域无处不在,每秒执行数十亿次。 地球上每个人工智能数据中心每秒都在发生。
可以实现大规模并行计算,并降低能量损失
    每个光调制器编码不同的权重,一束光携带输入值,我们在设备上将输入光与模拟值相乘,然后在输出端光电探测器将光转换为电流,最后以电子方式对结果进行求和。我们可以在数千个并行通道上执行此操作,就能以模拟方式实现了矩阵乘法累加运算。
    这种方法的优势在于,光可以同时携带多个不同波长的数据流,这意味着我们不仅能进行快速计算,还可以大规模并行计算,同时将能量损失降至最低,并且无需停止数据运行。
Black Semiconductor同时开发石墨烯芯片和晶圆厂
    与任何突破性的新材料一样,石墨烯的制造以及从实验室到量产都面临着巨大的挑战。除非石墨烯的生产规模化且价格合理,否则它很难被广泛应用。为了将其应用于现实世界的芯片,我们需要能够在晶圆上生长或转移高质量的石墨烯,并实现规模化生产。
    长期以来,这一直是不可能的。但现在情况终于开始改变,我们看到世界各地都在建造新的石墨烯晶圆厂。以Black Semiconductor为例,他们不仅在设计基于石墨烯的光子芯片,还在构建实现规模化生产所需的完整基础设施。他们的新晶圆厂FabONE正在德国建设中,计划于2026年开始生产,并于2030年实现全面量产。
Destination 2D开发基于石墨烯的互联技术
    加州大学圣巴巴拉分校的衍生公司Destination 2D,他们不仅在开发基于石墨烯的互连技术,还在设计工具和技术,并研究将石墨烯从实验室转移到晶圆厂的整个流程。他们并不是唯一一家这样做的公司,还有一家名为NanoXplore的公司开发了一种特殊的干法生长工艺,使他们能够生长出不含杂质的高质量石墨烯,这对于电子设备来说非常关键。
台积电在测试混合石墨烯金属结构
    几乎无缺陷的晶圆级石墨烯在几年前是不可能的,但现在就连巨头也开始关注,台积电、英特尔、三星已经在探索如何将石墨烯集成到下一代互联中。
    例如,台积电正在测试一种混合石墨烯金属结构,这是他们无需重新改造整个晶圆厂就能开始取代铜的战略方法。我们必须面对现实,我们不可能在一夜之间就完全取代铜,大多数新材料不是通过瞬间颠覆,而是通过更具战略性的推广。
量产仍需克服很多技术挑战
    在实验室中制造石墨烯是一回事,大规模生产并保持其完美无瑕又是完全不同的另一回事。题在于,当石墨烯大规模生产时,缺陷开始蔓延。微小的晶粒边界和杂质在半导体中就是灾难性的,它们会彻底摧毁性能。
    石墨烯必须与现有的以硅为基础的晶圆厂兼容。切换到石墨烯意味着至少要对晶圆厂进行部分改造,这既昂贵又缓慢,风险也很大。此外,还有一个转移问题,因为石墨烯通常是在铜或碳化硅等材料上生长的,但将其转移到其他材料上会存在一些问题。
还要考虑成本效益
    即使我们设法克服了所有这些技术挑战,我们也必须思考这在经济上是否可行。转换新材料不仅要使其发挥作用,还要考虑成本效益。而今天的石墨烯显然还没有达到这个水平。
    为了使石墨烯走出实验室,我们需要在三个方面下功夫:可扩展性、制造和成本。但石墨烯的进展已经开始加快。
来源:Achillesscj

石墨烯量子点制备研究获进展

富勒烯(C60)因独特的光电、催化和润滑性能而备受关注。但是,C60在强相互作用的金属表面难以形成有序的聚合物结构。因此,如何捕捉到C60聚合过程中的关键中间体并实现可控转化是材料合成领域的挑战。

近日,中国科学院兰州化学物理研究所科研团队联合瑞士巴塞尔大学、奥地利萨尔茨堡大学的科研人员,在制备石墨烯量子点研究方面取得进展。该团队结合原位热退火与非接触原子力显微技术,在金属Pt(111)表面捕获到稳定的C60二聚体,并揭示了这种二聚体向石墨烯量子点乃至更大尺寸石墨烯片的完整演化路径。

研究发现,当在800 K下进行退火时,位于C60分子岛边缘、配位数较低的分子会脱离分子岛。这些低配位分子之间随后发生[2+2]环加成反应,形成哑铃状的C60二聚体。研究利用nc-AFM多重扫描技术,在亚分子级直接观测到该二聚体的结构——由两个直径约为1.1 nm的C60单元构成。理论计算证实,Pt(111)表面独特的能量平衡使得形成的二聚体比分子岛内处于低配位状态的单个C60分子更为稳定。进一步,研究将退火温度升高至900 K时发现,捕获到的C60二聚体结构打开碳笼形成石墨烯量子点。这些量子点能够通过扩展融合得到面积达数十平方纳米、具有5×5R0°超晶格结构的石墨烯片。

研究显示,C60二聚体的能垒仅为1.08 eV,低于C60分子直接在Pt表面分解所需的能垒。理论分析提出,Pt(111)表面具有中等强度的吸附作用以及独特的表面陷附效应是形成稳定C60二聚体的关键因素。

相关研究成果发表在《德国应用化学》上。研究工作得到国家自然科学基金、欧洲研究委员会相关项目、瑞士国家自然科学基金的支持。

论文链接

Pt(111)上C60岛的热演化示意图

来源:中科院

一图读懂丨国家标准《锂离子电池编码规则》

市场监管总局(国家标准委)为加强锂离子电池全生命周期的安全与质量管理,批准发布《锂离子电池编码规则》国家标准,将于2025年11月1日起实施。该标准针对每个新生产电池产品给出唯一身份编码,适用范围覆盖从单体电池到电池系统的全层级产品,通过“一池一码”可以实现从生产端到回收端的全生命周期流程管控,为产品溯源和行业监管提供重要的参考依据。

标准链接:《锂离子电池编码规则》

 

石墨烯产品质量评价方法体系研究

石墨烯是一个全新的产业,石墨烯的产品质量从用料、生产规范、产品标准制定、到合格评定等贯穿产业链各个环节。同时,石墨烯的产品质量评价是一个复杂而多维的问题,材料的形态和结构、不同的制备工艺、不同的评价方法、不同的应用场景等都将会对其质量评价造成一定的影响。因此,在石墨烯的科技研发和相关产品的生产过程中,亟待从微观到宏观构建一套完整的石墨烯产品质量综合识别与评价方法体系,且其内容、方向和选择是灵活多变的,以期实现石墨烯原材料及产品的质量控制,为石墨烯原材料的研发制备提供科学依据,为石墨烯产品的选材和设计提供参考,也为供需双方约定提供可靠依据。
基于不同形态石墨烯原材料的检测方法 
高品质的原材料是整个石墨烯产业发展的基础保障,合理有效的检测石墨烯的微观性能和结构,建立石墨烯材料综合评估和评价方法体系是保证未来石墨烯应用市场供求关系中石墨烯材料质量的基础条件。目前,石墨烯原材料的形态主要为石墨烯粉体、石墨烯薄膜以及石墨烯纤维,3种类型石墨烯的合成、性质、产品检测以及应用方向由于其形态的不同而有很大差异,表1为按照石墨烯主要形态提炼的石墨烯材料代表性关键技术参数。

石墨烯粉体是石墨烯产品形态的一种,由大量单层和少层石墨烯以无序方式相互堆积而成,宏观上显示为粉末状形态,具有粒度小、比表面积大的特点,主要应用于防腐涂料、复合材料、高分子复合材料、导电油墨等领域。目前,石墨烯粉体已经相对成熟,很多石墨烯生产企业都具备石墨烯粉体的规模化生产能力
,但是生产出的石墨烯粉体质量参差不齐,批次均一性难以把握。商业化的石墨烯粉体产品应集中对石墨烯纯度、层数、厚度、比表面积、粒度、密度等技术参数进行表征,然而市场上普遍存在尺寸和层数不均匀、单层石墨烯含量低、比表面积远低于理论值、没有分级等问题,导致下游企业在选择石墨烯原材料时,缺乏可靠的判断依据,应用效果较差,无形中增加了试错成本。
石墨烯薄膜主要用于柔性显示器、传感器、电子器件、透明导电薄膜、光电探测器等高端行业,其卓越特性需在石墨烯为完美的二维蜂窝状单晶纯碳材料的状况下才能实现,但是制备工艺问题导致石墨烯薄膜不可避免存在缺陷和污染,因此针对石墨烯薄膜的关键物理化学特性建立准确可靠的测量方法同样极为重要。石墨烯薄膜本身的表征参数按照重要性先后顺序有定性分析、层数、完整度、缺陷密度/(缺陷浓度)、应力、畴区尺寸,其次还包括微区覆盖度、洁净度、透光率、电导率、方块电阻等。
石墨烯纤维是一种由石墨烯片层紧密有序排列而成的一维宏观组装材料,通过合理的结构设计和可控制备,石墨烯纤维能够将石墨烯在微观尺度的优异性能有效传递至宏观尺度,在多功能纺织品、电力电缆、能量采集器、可穿戴能源存储设备、传感器等柔性电子产品领域具有良好的应用前景。Fang等研究发现石墨烯纤维的结构是由石墨烯单元的凝聚态决定的,分为高性能的高度凝聚态和多功能的松散堆叠态,具有优异的导电性、力学性能和热学性能,如图1所示。

为了扩大石墨烯的研究和应用范围,各种具有不同特点的石墨烯材料及其衍生材料逐渐被发现和
制备出来,例如石墨烯量子点、三维石墨烯、石墨烯纳米带、石墨烯纳米筛、氧化石墨烯、功能化石墨烯、氟化石墨烯等。石墨烯衍生材料因结构上与石墨烯有一定的差异,导致其具有不同的物理、化学、热学、电学、光学和机械性能,需要根据实际情况进行定制化的检测方案,建立一个适用的质量度量方法,为石墨烯生产商和买家之间建立有效沟通,从而搭建健康可靠的供应链。

基于碳材料及类石墨烯材料的检测方法 

石墨烯作为一种新型碳材料,凭借其独特的物理和化学性质,在科学研究和工业应用中展现出了巨大的潜
力,但其研究和开发的历史相对较短。石墨烯是sp2杂化碳原子的单层同素异形体,具有二维结构,碳的同素异形体还包括零维的富勒烯、一维的碳纳米管、三维堆叠结构的石墨(图2),以及石墨炔;此外,从炭黑到石墨烯,本质上而言只是材料的升级换代。碳纳米材料由于元素组成一致,在实际检测过程中部分通用的评价技术,填补了石墨烯标准不足、检测方法不全的空缺。研究其他碳纳米材料的检测标准和方法,在一定程度上能够为石墨烯测试技术的不断发展和创新提供参考和借鉴,为石墨烯的质量评价提供更科学、全面的检测评价方法依据。

其次,石墨烯作为一种二维材料,具有六边形晶体结构,而类石墨烯材料具有与石墨烯类似的结构及革新性能。许多类石墨烯材料(如层状过渡金属氧化物、金属硫族化物和金属卤化物)被深入研究,并取得了一定的科学和应用成果,其中六方氮化硼、二硫化钼、锗烯、硅烯、磷烯等材料被广泛研究,并被认为具有良好的应用前景。石墨烯与类石墨烯材料具有相同的二维结构,在一定程度上具有共通的检测方法,从而为石墨烯材料及产品的检测提供了新思路。

基于表征手段的检测方法

原子力显微镜可测量石墨烯堆叠的厚度,光学显微镜能够测试薄片的尺寸,拉曼光谱可提供样品结构完整性的信息,X射线光电子能谱可以测试碳含量(纯度),扫描电子显微镜和透射电子显微镜可用于表征样品形貌的信息。石墨烯产品质量的检测不仅需要技术的支撑,还需要使用相关的仪器与设备,仪器设备在石墨烯检验体系中是不可或缺的基础与前提,图3为石墨烯材料质量评价体系中设备及对应的石墨烯的备检特性。

为确保石墨烯材料参数能够测得出、测得准,在选择表征方法时通常需要综合考虑仪器设备测试的可靠性、精度、检测限以及表征技术的原理对石墨烯材料及产品质量评估产生的影响,表2罗列了石墨烯层数相关检测方法的原理、优缺点及适用范围。

从表中可以看出,虽然石墨烯层数有多种检测方法,但是各类检测方法均存在一定的局限性。石墨烯的检测范围通常为几个原子层,且检测结果受到晶体缺陷、表面吸附、样品制备、测量条件和数据分析等因素的影响。因此,在实际检测中需要结合多种检测方法和手段以提高结果的准确性。除表2所列方法外,石墨烯层数的相关检测方法还包括X射线粉末衍射法、等离子激子耦合光谱法、自旋霍尔效应法等。

基于石墨烯应用领域的检测方法 

石墨烯原材料的检测及识别是为激活下游应用市场做准备,石墨烯产业化应用之前,还需要在石墨烯材料落地应用于某一领域时,建立合理、统一的识别和评价体系,判断对应关键参数是否匹配应用需求,从宏观层面进行系统研究,建立一种石墨烯科研应用转化的选材方法。例如:制造石墨烯散热膜的原材料,除了导热系数之外,还有电导率、热膨胀、工作温度等其他参数需要控制和调节;为了满足应用需求,石墨烯薄膜需要转移到特定的衬底表面或者被切割成特定形状,从而引入了对薄片转移效果(厚度/褶皱)、薄膜洁净度、尺寸方面的检测要求;将石墨烯用作锂离子电池的导电剂时,材料测试更侧重于杂质含量、比表面积、稳定性、黏度等性质,而不是缺陷的浓度、单个晶体的厚度、褶皱等;而石墨烯复合正极材料,会更多地关注石墨烯材料的尺寸或者孔隙率与电极颗粒尺寸之间的匹配程度。为了确保新材料参数的适用性,需要对石墨烯材料的尺寸、组成、导电性、导热性等结构和性能进行调控,有针对性地选择合适的检测技术,形成石墨烯材料宏观物理特性的检测方法体系,为其在相应的应用领域提供准确、有效的基础数据,保证石墨烯在商业产品中的应用在制造和功能方面与现有技术兼容。
研究表明,供应商的产品大多并不适合石墨烯应用,加入不合适的石墨烯并不能够提升产品的性能,有时反而可能引起其他方面性能的降低。在实际应用中需要综合考虑各种因素,通过精确检测和分析,确定石墨烯产品的成分、性能、使用效果、寿命等宏观性能,确保加入石墨烯后产品的整体性能得到提升。表3罗列了企业石墨烯产品的主要测试参数及产品特性。此外,石墨烯产品的检测也直观地解释了添加高质量和适用性强的石墨烯后,产品的使用性能得到显著增强的原因,凸显了石墨烯材料的优势,不仅可提升产品的市场竞争力,也有利于全面了解产品的质量状况,保证产品质量的稳定可靠性,进一步保证在市场竞争中的有利地位。

来源:李茂东,文芳,王良旺,何立粮.石墨烯产品质量评价方法体系研究[J].分析测试学报,2025,44(05):968-976. DOI: 10.12452/j.fxcsxb.240815308.

第七届中国福建(永安)石墨烯创新创业大赛初赛结果出炉!

7月3日,第七届中国福建(永安)石墨烯创新创业大赛初赛在三明永安举办。本届大赛由北京石墨烯研究院、清华大学深圳国际研究生院、永安市人民政府、浦东新区人民政府合作交流办公室、浦东新区科技和经济委员会、中国(上海)自由贸易试验区管理委员会金桥管理局、上海金桥(集团)有限公司主办,福建省六一八产业发展有限公司、三明埔岭汽车工业园区管理委员会、永安市永翔发展集团有限公司、永安市永清石墨烯研究院承办。

本次大赛吸引了大量企业和团队报名参赛,最终22个项目入围初赛,涉及石墨烯材料、金刚石树脂UV复合材料、碳纤维、碳复合材料、石墨导热膜等多个应用领域。

初赛采用现场答辩的方式,由5位专家导师现场打分,最终决出6个入围决赛的项目。初赛现场22个项目同台比拼,争夺决赛入场券。每个参赛团队纷纷拿出优质项目“秀肌肉”。专家现场精彩点评、打分,和参赛选手“头脑风暴”,为选手指明方向。

经过激烈对垒,最终厦门中材航特科技有限公司、北京石墨烯研究院、中核集团韩佩佩老师团队、东华大学、四川翔展振华新材料科技有限公司等单位的6个参赛项目脱颖而出,晋级7月30日在上海金桥举办的大赛决赛。决赛阶段将角逐出一、二、三等奖等奖项。

工信部发布关于开展2025年度科技型中小企业评价工作的通知

6月26日工信部在官网公布《工业和信息化部中小企业局关于开展2025年度科技型中小企业评价工作的通知》,要求符合要求的企业登录优质中小企业梯度培育平台(https://zjtx.miit.gov.cn/)“科技型中小企业”评价系统(以下简称评价系统)进行申报,评价系统将于6月30日—9月30日开放。通知全文如下:

 

工业和信息化部中小企业局关于开展2025年度科技型中小企业评价工作的通知

工企业函〔2025〕137号

各省、自治区、直辖市及计划单列市科技型中小企业工作主管部门:

为深入贯彻落实党中央、国务院关于推动科技创新和产业创新深度融合,强化企业科技创新主体地位决策部署,促进中小企业专精特新发展,根据《科技型中小企业评价办法》(国科发政〔2017〕115号)和《科技型中小企业评价服务工作指引》(国科火字〔2022〕67号)有关要求,参照工业和信息化部办公厅《关于开展2024年度科技型中小企业评价工作的通知》(工信厅企业函〔2024〕244号),现就开展2025年度科技型中小企业评价工作通知如下:

一、企业参评要求

符合条件的中小企业按照自愿原则,登录优质中小企业梯度培育平台(https://zjtx.miit.gov.cn/)“科技型中小企业”评价系统(以下简称评价系统)注册并填报企业相关信息,上传加盖企业公章的相关佐证材料,并保证所填内容和提交资料准确、真实、合法、有效,不通过第三方中介机构申报。如有弄虚作假行为,取消本年度评价资格,且三年内不得参与评价。

二、评价工作相关要求

各省、自治区、直辖市及计划单列市科技型中小企业工作主管部门(以下统称省级主管部门)要认真做好科技型中小企业评价工作:

(一)对参评企业材料进行全面审核。各省级主管部门应组织评价机构对所有企业填报资料和佐证材料进行审核。信息完整且符合条件的,由省级主管部门在评价系统公示10个工作日。公示无异议的企业,纳入全国科技型中小企业信息库并在评价系统公告。

(二)对部分企业进行实地核查。本年度参评企业如符合以下情况之一,各省级主管部门应在公示前组织评价机构开展实地核查,并做好核查材料留存:

1.职工总数为5人及以下的企业。

2.科技人员占比90%及以上,且职工总数50人及以上的企业。

3.过去三年曾有严重违法失信、撤销入库编号等情况的企业。

4.首次参评的企业。

(三)组织开展入库企业集中抽查工作。各省级主管部门组织评价机构开展年底集中随机抽查,按照不低于5%的比例对全年入库科技型中小企业进行申请材料核验,对不符合条件的企业予以撤销编号。

(四)强化评价工作督办机制。各省级主管部门应主动向社会公开监督方式,自觉接受社会监督,及时核实处理拟入库企业公示异议、投诉和举报信息。针对评价工作中风险异议企业数量较多的地区,我部将组织有关机构开展实地监督指导,改进提高评价工作质量。

(五)做好年度评价工作总结。各省级主管部门应及时总结本年度科技型中小企业评价工作,包括评价工作开展情况、实地核查工作情况、享受研发费用加计扣除政策情况、地方出台相关政策及落实情况、主要经验和做法、存在问题和下一步工作建议等内容。

三、时间安排

2025年度,评价系统将于6月30日—9月30日开放,期间企业可填报信息。各省级主管部门应于10月31日前完成所有批次拟入库企业公示,12月15日前完成入库企业集中随机抽查和相关处理工作,12月31日前完成并提交年度评价工作总结。

工业和信息化部中小企业局

2025年6月24日

来源:工信部