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来源： 发布时间：2016-11-28 20:35:7
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2013年春节前夕，一种随意卷曲也不会影响使用效果的15英寸单层石墨烯，在中科院重庆绿色智能技术研究院诞生，并成功地将石墨烯透明电极应用于电阻触摸屏上，制备出7英寸柔性石墨烯触摸屏。
新兴的石墨烯触摸屏，具有原材料获取方便、制造成本低、制备工艺简单、低碳环保等优势，其优异的柔韧性更使其具有强大的市场竞争力。
而为这项技术产业化推广带来曙光的一位主要成员，正是从“西部之光”博士资助项目中走出来的青年科学家、中科院重庆绿色智能技术研究院副研究员李占成。
从理论走向实践
石墨烯是碳原子以sp2杂化组成的六角蜂巢状结构的二维晶体材料。在2004年之前，传统理论认为因为热力学的涨落，在三维的空间不可能独立存在二维晶体材料。
英国两位科学家通过用胶带从石墨晶体上反复揭取，获得了单原子层的石墨微片，这是第一次在实验上获得石墨烯材料。这两位科学家也因此获得了2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯具有的优异的力、热、光、电等特性，为诸多领域带来了革命性转变。
在随后的两年里，全球迎来大面积制备石墨烯薄膜的高峰。李占成在博士期间的主要研究方向为“高质量石墨烯的可控制备”，他曾采用低温下易分解的固态和液态碳源，制备出高质量的石墨烯。
此时，中科院重庆绿色智能技术研究院正积极探索政、产、学、研、用紧密结合的机制，面向世界科技发展前沿，积极部署石墨烯薄膜材料规模化制备及产业化推广研究方向。在团队组建初期，李占成加入了该团队，并成为石墨烯薄膜规模化制备的核心骨干成员之一。
在学校期间，李占成对石墨烯的研究主要基于石墨烯的制备机理，在石墨烯大面积制备及完整转移方面并没有十足的信心。因为随着生长设备的增大，整个生长腔内的气相动力学分布将发生较大的变化。此外，将大面积的石墨烯完整、无损地转移到另一个衬底上，就类似于将一层足球场大的保鲜膜完整地转移至另一个足球场，技术难度可想而知。
但李占成凭借丰富的研究经验、细心严谨的工作态度和科学的实验方法，在2013年初成功制备出国内首个15英寸大面积单层石墨烯薄膜，并将其完整转移至柔性PET基底和硬质二氧化硅基底。
几乎在同一时间，李占成将转移至PET基底上的石墨烯用作透明导电膜，成功制备出国内首个7英寸石墨烯柔性电阻触摸屏。上述两项成果受到新华社、《科技日报》《中国科学报》等媒体的广泛报道，引起很大的社会反响。
从科研走向产业
在科研上取得进展后，李占成所面临的一个巨大难题是如何实现石墨烯薄膜的产业化推广。
科学研究和规模化生产是两种完全不同的模式，对于一个刚从实验室走出来的研究人员而言，要在两种模式之间切换的确有不小的难度。科学研究更注重结果是否存在，很少注重材料成本和成品率；而对于规模化生产，产品成本、成品率及性能稳定性就尤为重要，均需接受市场的考验，缺一不可。
为了尽快研发出适合工业规模化生产的技术路线，李占成和研发团队经常加班，刻苦攻关。功夫不负有心人，在没有任何成熟技术和设备可参考的情况下，李占成带领团队在2013年底建成国际首条年产100万平方米石墨烯薄膜的中试生产线，并在随后的一年里将整个石墨烯生产工艺进行了更新，同时制定了核心原材料的订购标准，使石墨烯薄膜整体生产成本降低85%以上，而且薄膜整体性能也有极大的改善。
通过对石墨烯薄膜的产业化推广，李占成对科学研究有了更深刻的认识：一个出色的研究成果，不仅仅要有正确的研究方案、配套设备及可靠的材料，甚至研究过程中的细节都可能对最终结果产生决定性的影响。
他重新审核了自己之前的试验方案，并对配套设备进行了升级，对所用材料也进行了纯化处理。目前，单层石墨烯薄膜不掺杂的导电性能由最初的大于1000Ω/sq，可直接降至250±10%Ω/sq，且单层石墨烯薄膜样品透光率、环境适应性均有较大提升，项目研究成果直接在重庆墨希科技有限公司生产线上得到应用示范。
“西部之光”在政策和资金上给予李占成的支持，也推动了他在石墨烯领域的研究工作。
“虽然这个项目仅有10万元的经费支持，但对一个像我一样刚走出学校来西部地区发展的青年科研工作者而言，无疑是雪中送炭。”李占成向《科学新闻》记者感叹道。
在“西部之光”项目启动后，在石墨烯领域，李占成又先后获得了国家自然科学青年基金项目和横向课题等项目的支持。目前，基于“西部之光”项目，李占成已发表论文3篇，申请国内专利19个，授权专利7个。李占成作为核心成员参与的“大面积单层石墨烯薄膜生长方法与规模化制备技术”项目获得2015年重庆市科学技术奖唯一一个技术发明一等奖，作为核心人员参与的“基于石墨烯触摸屏的关键技术及应用”项目获2015年“吴文俊人工智能科学技术进步奖”一等奖。
未来，他也将继续坚守在石墨烯薄膜制备及其应用推广领域，力求在高品质石墨烯的快速制备机理及其产业化推广方面再上一个新台阶，让在各个方面均表现出优异性能的“全能”材料石墨烯真正走出实验室，走进人们的日常生活。■
《科学新闻》 (科学新闻2016年11月刊 人物侧记)
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