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可上九天，可入地層，能耐酷熱，能抵嚴寒——在杭州，新材料正以千姿百態，突破性能邊界、實現多樣功能。
而這一片薄膜、一根纖維、一點粉末的背后，撬動的是一個千億級的產業。新材料作為國家戰略性新興產業，是浙江省重點打造的三大科創高地之一，也是杭州制造業的基礎產業和先導產業之一。
“十四五”期間，杭州圍繞功能膜材料、高性能金屬材料、先進半導體材料、微納材料、生物材料等重點方向，產業發展持續攀高向新、點“材”成金，推動核心技術從“填補空白”向“國際領先”跨越，加快建設具有核心競爭力的新材料特色產業集群。
企業
把“新材料之王”紡進線送上天
衛星散熱膜、會發熱的襪子、海上吸油“神器”……讓你想不到的是，這些東西都是用石墨烯做的。
石墨烯，新材料之王。這是一種由碳原子組成的六角形二維納米材料。它輕如空氣，又堅比鋼鐵，擁有極佳的導熱性、導電性、吸光性，在電子、能源、生物醫藥等領域的應用潛力巨大。
成立于2016年的杭州高烯科技有限公司，在數年間從浙江大學實驗室走向產業化一線，破解石墨烯量產這一世界性難題，成為石墨烯領域極少數實現規?；a的專精特新“小巨人”企業。
回顧“十四五”，公司執行總裁何朝云感慨：“五年間，公司的四大產品都實現了從實驗室樣品到工業化量產，成果轉化有了質的飛躍?！?/p>
飛躍的起點，是攻克單層氧化石墨烯量產難題。
“其實，石墨烯離我們的生活并不遙遠。鉛筆的筆芯就是石墨，是由一層層碳原子堆疊而成。1毫米厚的石墨，相當于300萬層碳原子。”高烯科技所做的，就是把這些層層疊疊的碳原子“撕”開，變成一片片石墨烯。
實現99%以上的單層率，并完成10噸級的量產，是全世界材料學界多年未解的難題。從小樣到中試，工藝放大帶來的困難，讓這群科學家創業者不斷面臨新挑戰，承受著巨大壓力。
轉機出現在團隊受蜂窩啟發開創的“蜂窩插層氧化法”。這個方法是將原子氧如蜜蜂一般“鉆”入每一個石墨片層之間，把一個緊密的結構一點點撐開，讓每一層石墨烯都能均勻氧化。
此后的5年，依托原創技術，高烯科技構建起“122”產品架構：以“一片原料”（單層氧化石墨烯）為“根”，向下扎進技術深土；向上長出“兩根纖維”（石墨烯基碳纖維、改性功能纖維），伸展出“兩張膜”（高柔性高導熱膜、電熱膜）。
在由高烯科技全力打造的杭州國際石墨烯展覽館，我們見到了世界上第一幅氧化石墨烯液晶畫《烯海潮涌》：五種不同顏色的石墨烯，在燈光下舞蹈，如同翻滾的海潮。
美，只是這幅畫的一方面。當年，高烯團隊從中捕捉到氧化石墨烯片的有序性，由此拉出了石墨烯的第一根絲，最終制備出國際首創的石墨烯碳纖維。
穿上石墨烯制作的衣服，有什么不同？高烯科技攻克了石墨烯均勻分散及纖維細旦化等系列技術難題，制備出多規格纖維品類。纖維手感柔軟細膩，適合制造各類貼身衣物，如內衣、塑身衣、瑜伽服等。
如果說，“衣服和襪子”代表了企業強大的普惠性和商業化能力；那么“上天入地”代表的是其對高端產業的顛覆性重塑。
隨著一次成功的發射，我國首個民營全自主可控的超高速星地雙向激光通信終端順利入軌，而通信衛星相關相機散熱模組，則是由高烯科技自主研發生產的，能實現柔性、輕質、耐老化、耐冷熱沖擊的高效導熱的高通量酷冷模組。
據何朝云介紹，這是目前導熱率最高的宏觀材料，同時具有超柔性，能反復折疊6000次，承受彎曲10萬次。這一進展解決了宏觀材料高導熱和高柔性不能兼顧的世界性難題，除了航空航天，還有望廣泛應用于高效熱管理、新一代柔性電子器件等領域。
展館內還有一塊灰黑色、神似小蛋糕的物體，放在綠蘿葉或麥芽上，幾片葉子就能輕松支撐起這塊直徑20厘米的材料。“這是石墨烯氣凝膠，是目前世界上最輕的固體材料，表觀密度僅為空氣的六分之一，具有出色的吸油不吸水、絕熱耐高溫、多孔導電等特性，在環境治理、高溫隔熱、電池電極等領域有廣闊的應用前景?！?/p>
眼下，企業既提供原材料給上下游，也自己做部分產品。然而，對于新材料產業來說，應用推廣是個漫長而磨人的過程。
“新材料創業領域周期很長，一般要15到20年。很難，但是很酷、很值得。”對于“十五五”，何朝云充滿期待：“未來5年，我們的碳纖維會在民用和軍用領域有實質性改變，有望超過國際同行；復合纖維有機會大規模走向市場，企業還將加大石墨烯在芯片、新能源電池、腦機接口電極等戰略性產業的研發投產，成為杭州新材料產業的生動樣本?！?/p>
產業
杭州何以持續領跑新材料賽道？
新材料的重要性，在杭州一項項前沿突破中不斷彰顯。從衛星發射、人形機器人格斗，到3納米芯片、“發電玻璃”……這些創新成果的背后都離不開新材料的支撐。
新材料是杭州制造業發展的基礎產業和先導產業，對于保障產業鏈、供應鏈安全，支撐下游新一代信息技術、新能源、生物技術等戰略性新興產業發展具有不可替代的作用。
“十四五”期間，杭州新材料產業規模持續擴容。在2020年939億元的產業基數上，產業發展一路攀高向新，2024年總產值已達1852億元，遠超1500億元的“十四五”規劃目標，提前一年完成跨越式增長。
圍繞新材料產業生態圈發展，杭州以功能膜材料、高性能金屬材料、先進半導體材料、生物材料以及微納材料為5個主攻方向，并在關鍵材料領域形成顯著技術優勢，推動核心技術從“填補空白”向“國際領先”跨越。
在技術突破的“高光時刻”中，越來越多的“杭州制造”刷新世界紀錄：全球最大直徑60毫米的氮化鋁單晶及晶圓成功研制，申請專利超27項，打破歐美技術壁壘；單層氧化石墨烯改性尼龍6功能纖維成為全球首個通過IGCC認證的石墨烯產品；高溫釤鈷材料使用溫度突破500℃，終結了美國企業的技術壟斷……
在浙江大學求是特聘教授、杭州市新材料發展聯合會會長高超看來，新材料產業崛起的核心因素，在于杭州構建的“政策+生態+人才”驅動力矩陣。
政策方面，杭州出臺《新材料產業發展“十四五”規劃》，提出五大主攻方向，通過“補鏈強鏈”“數字融合”“綠色安全”三大原則引領產業發展。同時，杭州著力破解“產用脫節”難題，開放應用場景，推動新材料在新能源汽車、智能裝備、重大基建等領域的示范應用，形成“研發-生產-應用-迭代”的良性循環。
平臺方面，杭州的新材料產業創新資源不斷增強。省級實驗室天目山實驗室的研發范圍已覆蓋新材料領域；高校對新材料產業的支撐作用逐漸凸顯，浙江大學的硅材料國家重點實驗室，已成為國家在硅材料及半導體材料科研創新及人才培養的重要基地。
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