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碳世纪:石墨烯里跳出一匹“黑马”

发布时间:2016-01-04 点击数:2970

      经济观察报 记者 沈怡然 闫立群向坐在对面的投资人直言,“请你去查公司实验室的监控录像,一年里只要我有一天12点前离开实验室,你就别投我。”

      铿锵的声音里,透着一走到底的执着,他是碳世纪的董事长。

      碳世纪是一家以石墨烯研发技术为导向的科技企业,主营石墨烯材料销售及下游产品研发技术输出。2015年8月,企业突破石墨烯宏量生产技术,年产量达到吨级,成为世界首例。

      不同于双层、多层等石墨烯种类,该石墨烯材料为单层碳原子结构,是经行业认可能将石墨烯性能发挥最佳的一种。

      八年前,外界对石墨烯少有知晓,闫立群组织了一支技术团队做石墨烯技术研发。“白天在实验室里忙,晚上回宿舍继续讨论实验,日复一日”。闫立群讲述着与团队一起研究石墨烯的日子。

做没人做过的事

      碳世纪团队的建立始于2004年。彼时31岁的闫立群已从事汽车行业十余年,但对碳材料一直很感兴趣。他发现一条来自英国曼彻斯特大学研究所的消息:安德烈·海姆教授从天然石墨中剥离出一种新材料——石墨烯。

      石墨烯是由碳原子组成的二维晶体,仅有一层原子厚度,却是目前发现强度最大,导电性最强的材料。该材料被认为可以代替晶体硅,应用于移动设备、航空航天、新能源及电池领域等。

      这条消息让他决定跨界转向石墨烯研究,并计划组建一个致力于石墨烯研发技术的团队。最初,碳世纪企业的全部,便是闫立群和他四处请来的10名技术人员,以及位于北京怀柔的一间500平米的实验室和5间20平米的集体宿舍。“实验室从装修地板、刷墙到安装设备都是我们一起弄的,我带着他们边干边学,同吃同住,彼此好得像大学舍友。”

      谈到此,闫立群一边介绍着坐在身边的两位团队技术人员,一边调侃起了他们的绰号。

      那时团队面临的最大难题是:没人做过,毫无借鉴。

      当时石墨烯的价格约2000元人民币/克,在材料制备上,诸多科研文献还徘徊在机械制备方法,即用胶带在石墨上一点点剥离而成。技术团队采用的氧化还原制备法找不到任何借鉴,无论氧化实验装置的尺寸、规模,哪怕一根输送液体的试管材料、直径以及焊接的高度,都无法在任何教材或报告上找到。“只能一遍一遍地试,一毫米一毫米地试”,闫立群说,“当初我们为了确定制备石墨烯的液体管的高度,每试一次记录一次数值,最后试了两百多次。”

      团队中有一名核心技术人员李工,从2006年加入队伍起便常年住在怀柔宿舍。他自述曾将家中给孩子煮奶的锅拿走做有机化学实验,“那时候我一心想把实验做成,到现在家人也不理解我”。

      提到这些,技术团队的徐亭经理也说,“闫总的家在北京,却跟我们一起住在宿舍,他那间20平米的宿舍常年堆放着实验设备,白天实验室忙不够,晚上还要和瓶子罐子一起睡觉。”徐亭原从事光学研究,自3年前加入企业团队,便同闫立群一起住在怀柔宿舍。

      从2004年到2009年,外界对石墨烯材料几乎一无所知,闫立群和技术人员们日复一日往返于实验室和宿舍,连续几个小时地研究着石墨烯工业制备技术。

      2010年10月5日,英国曼彻斯特学院人工制备石墨烯获诺贝尔奖的消息传来,人们对拥有神奇性能的新材料发出惊叹。在外界四处飞扬着石墨烯消息的时候,夜晚的碳世纪实验楼灯火通明,实验室内的11个人仍在静谧的夜里进行着光推实验。

      2011年初,石墨烯概念股在3个月内出现暴涨,《自然》、《科学》等学术媒体上连续刊登研究石墨烯工业制备技术的文献,全国纳米技术标准化技术委员会就石墨烯材料的认证标准多次进行探讨。北京怀柔碳世纪的实验楼依旧灯火通明,但此时,技术团队已攻破石墨烯的微量生产技术,月产量达300克。该石墨烯材料已由第三方机构认证,是纯度达99%的单层石墨烯微片。这意味着石墨烯技术已突破实验室制备,开始走向工厂,进行大规模工业生产。

      这时有个难题横在了面前:实验室规模已无法满足量产石墨烯的工艺要求,该去哪里寻找愿意扶持企业做大型石墨烯生产线的机构呢?“科学技术必然是一件曲高和寡的事,想找到有足够耐心和信任去扶持一项新技术的机构,很艰难。”

      2011年7月,闫立群来到江苏无锡和常州几家开发区,希望寻求企业相关机构与他们合作建设大型石墨烯生产线。由于大部分资金用于技术研发,公司不得不寻求能减免租税、提供厂房及设备的优惠待遇。

      此时同闫立群一起的还有外联经理张伟谊,他从2006年起在碳世纪技术团队从事研发工作,后转入企业外联部,随闫立群一起到开发区谈判,“搞技术研发非常耗费资金,企业在厂房和设备上的花费会影响研发投入,可所有审批都是只给地,地上的建筑物需要自己花钱盖,我们哪有那个钱呀!”张伟谊说道。

      闫立群与张伟谊与江苏无锡几家开发区谈判未果。

      然而,另一边实验室的技术人员们却不堪忍受焦灼等待,“制备技术上早就做成公斤级了,科研终止了一年,公司还是建不了工厂,做不成生产线。”

      此时,技术团队中3个成员向闫立群提出了辞职,他们挺过了条件艰苦的日子,却决定在这个时候离开队伍。

      回想起那些技术人员,“他们在实验室常年脱离生活,天天跟机器和瓶子较劲,脾气很拧,科研进行不下去,他们无论如何都忍受不了,”闫立群说,“这些人都是我一手带出来的,整整五年,每一个人都是我的心血。”

      2011至2012年间,数名技术成员离开队伍。直到2013年初,碳世纪的技术人员走得只剩下一个,据闫立群所说,这个人当初也要走,是自己到对方家里苦口婆心劝回来的,那时对方的妻子正怀有身孕。

      同时,闫立群和张伟谊继续寻求支持、总结经验,协商所能取得的最佳待遇。

用自己的车测试“碳威”

      2014年6月,碳世纪首次获得外界支持。江苏无锡市惠山经济开发区允许碳世纪在该区独资成立无锡碳世纪科技有限公司,并获当地政府提供的实验室、厂房,以及减免前三年租金的优惠政策。

      随后,碳世纪谈下了在山东潍坊的山东碳为公司,与该公司正式合资,并持有50%公司股权,获8000平米厂房及10000平米实验楼的3年免费使用权。闫立群决定在该区建设石墨烯原料生产,以便开展下游产品研发。

      不久后,碳世纪又获得了江苏常州武进开发区的支持,在该区成立的子公司由碳世纪全资控股,获得220万现金投入及1100平米厂房。闫立群决定在该区将石墨烯量产放大至吨级生产工艺建设。

      此时的闫立群正带着硕果仅存的一名“老兵”组建新的技术团队,并赶赴常州筹划建设石墨烯吨级单层碳原子生产示范线。

      两个月后,团队已增数人,常州厂房选址完成,闫立群带领着新队开始在四壁空空的工厂里搭建设备。

      2015年8月,碳世纪在常州建立的石墨烯生产示范线建设正式完工,11月3日,常州召开了新闻发布会。“这是世界先例,碳世纪从真正意义上突破了石墨烯无法宏量制备的难题”。

      几乎在生产线竣工同时,另一边碳世纪在北京召开了新闻发布会,向外界发布了一项石墨烯产品:一款名叫“碳威”的发动机油添加剂。首次证实了石墨烯能以极低含量加入发动机油并产生巨大效果。

      “碳威”产品的研发始于2009年,四年后研制成功,于2014年初正式转入产品道路测试,历时一年之久。

      产品经理徐亭讲述着测试阶段,企业为测试产品的最优添加量以及润滑效果,需要使用不同车辆,按期在机油中加入定量碳威产品以进行油耗对比。但他们却找不到愿意提供车辆做试验的人,往往是刚开口就被堵了回去,“这款添加剂以前有哪家试过?”

      回忆起当时的经历,碳世纪经理徐亭称,“人们怕产品有不良反映致使车出故障,总希望有一些先例,但‘碳威’的研制毫无先例”。

最后闫立群一拍大腿,“豁出去了,拿自己的车试!”

      团队的人看到闫立群做出表率,也纷纷贡献出自家的车,一辆车试用成功了,再用下一辆,添加剂的剂量也经多次尝试,最终寻找到最合适的数值。

      在首批车辆成功试验后,企业终于找到了愿意租用卡车做试验的机构。最终完成了7辆小型车,3辆中型车和14辆重载卡车的实际道路测试,共计99万公里路程。

      2015年7月,“碳威”产品历时一年半完成道路测试,被送往清华大学汽车工程系进行检测,检测结果为“可使汽车动力性能提升5%以上,车辆行驶每百公里可平均节省7~8%的燃油量”,同时,通过电镜微观检查发现,机油在汽车发动机轴瓦摩擦副表面形成一层保护膜,降低了摩擦系数。

      历时五年半,从研制、试验到检测,这瓶石墨烯发动机油添加剂最终落地。

      “下次再被问到有没有先例的时候,我们就一起回答他,碳世纪就是先例。”徐亭笑谈。

技术是碳世纪的生命

      经历了两场新闻发布会后,碳世纪开始接受一些合作企业与投资人的来访,准备对外输出公司的技术。“技术成了,还要寻找市场定位去销售,比如碳威的项目,公司准备寻找企业一起合作,做出一款真正的润滑油。”碳世纪产品经理徐亭称,他每日的工作就是接待外界人员的来访,以寻找“志同道合”的伙伴。

      每约见一位客户,徐亭都是同样的开场白:“我们做的东西都是别人没有做过的,相关报告查不到,科研文献中也没有佐证,但你可以看我们做出的产品,来判断我们所掌握的石墨烯技术水平是不是优于别人。”

      在对外销售的同时,碳世纪开始进行品牌建设。闫立群与一家名为极速南瓜的石墨烯品牌管理公司着手商谈企业品牌建设。

      该公司CEO王一乙称,“近几年涌现出很多石墨烯企业,但行业以技术为先,绿色、低成本的制备技术以及复合材料的产品研发是行业主要风向。”

      2015年《中国制造2025》由国务院正式颁布,再次将石墨烯作为新能源提上日程,但文件中却未给予石墨烯行业任何发展方向上的规划与指示。北京工商大学从事石墨烯领域研究的杨彪教授称,“石墨烯还是个新材料,往何处发展要看市场上能出什么产品,政府无法做过多预测。”

      目前,碳世纪的技术团队已有30人,还在进一步招收人员。同时,闫立群开始将团队正规化发展,初步进行了人员筛选和淘汰,另有两名来自英国曼彻斯特大学研究所的技术人员在今年加入队伍。

      在忙于公司经营之外,闫立群更多的精力依然放在科研上。“公司每个项目我都亲自抓,一般忙完公司就会回到实验室”,他目光坚定,“我和我的团队一样是搞技术的人,不断向物质世界推进。”

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