欧盟委员会再次资助石墨烯旗舰计划1.5亿欧元

欧盟委员会(EC)已签署一项总价值1.5亿欧元的资助协议,在2020年4月1日至2023年3月31日期间继续资助欧洲石墨烯旗舰计划,致力于石墨烯及其相关材料方面的研究和创新。协议签署后,欧盟委员会从2013年开始支持的石墨烯旗舰计划总投资已经达到了10亿欧元。

石墨烯旗舰计划负责人Jari Kinaret表示,尽管欧盟将继续支持在石墨烯及相关材料领域的基础研究工作,但在新的协议阶段,石墨烯旗舰计划将专注于推进石墨烯的工业化应用。1.5亿欧元的三分之一将专门用于将高技术成熟度(TRL)材料和技术在未来几年内推向市场。此外,通过这份新的Core 3协议,石墨烯旗舰计划将更新参与其中的合作伙伴,并且迎接约25%的新合作伙伴加入,其中大多数都是在关键领域中处于欧洲领先水平的单位。石墨烯旗舰计划将致力于与所有的合作伙伴共同努力,实现更加可持续发展的未来及实现最终目标——将石墨烯全面推向市场。

在过去的7年中,石墨烯旗舰计划已经成功地将石墨烯带出了实验室,创建了一个富有成果的欧洲工业生态体系,开发了石墨烯和相关材料的应用。目前,石墨烯旗舰计划工业大家庭中有超过100多家企业与石墨烯旗舰计划的学术科研合作伙伴共同开展研究工作,研究领域覆盖了汽车、航空、电子、能源、复合材料和生物医学等。公司的比例已经从石墨烯旗舰计划启动之初时的15%增长到如今的约50%,这印证了欧盟委员会旗舰计划概念的成功。

最初于2018年启动并于2020年扩大规模的石墨烯旗舰先锋计划项目清晰地表明了石墨烯工业化步伐的加快,该项目的目标是推进在特定市场中石墨烯和相关材料的工业应用。这些由工业界主导计划,推进了石墨烯在汽车电池、自动驾驶汽车、水及空气过滤系统以及飞机除冰技术等的产品和设备中的应用。

通过石墨烯旗舰计划,欧洲基本已确立了石墨烯和其他相关二维材料技术领域的全球领导地位,从而确保了欧洲在石墨烯市场中的核心竞争力。根据测算,到2025年的全球石墨烯市场总价值将超过5亿欧元。石墨烯旗舰计划帮助相关材料技术跨越“死亡之谷”,创造成功的新产品和企业,并且正在以前所未有的方式释放欧洲创新潜力。

2018年,参与石墨烯旗舰计划的合作伙伴表示,目前可以以二维形式存在材料超过2000种,这一成果开启了全球范围内的研发工作。这些全新的层状材料表现出与石墨烯相似的高级性能,将这些材料应用将创造无限可能。这项工作将使欧洲工业界能够极大地改善其产品和工作流程,甚至可以解决当今社会面临的一些环境危机。

欧洲石墨烯旗舰计划

2014年2月初,欧盟未来新兴技术(FET)石墨烯旗舰计划发布了首份招标公告和科技路线图,介绍了拟资助的研究课题和支持课题,以及根据领域划分的工作任务,每项课题都涉及多项工作任务。根据路线图,石墨烯旗舰计划将分初始阶段和稳定阶段两部分进行。初始阶段:2013年10月1日—2016年3月31日,共资助5400万欧元(6102万美元);稳定阶段:2016年4月开始,预计每年资助5000万欧元(5650万美元)。

该科技路线图的核心内容是提出了13个重点研发领域:

 1.标准化

 为了扩大石墨烯及相关材料(GRM)的产品市场,对GRM材料的技术评估和分类进行标准化是必要的。GRM通常具备多种功能描述方式,需要强制定义的标准程序来衡量他们的属性,以确保材料在不同的应用市场中质量的一致性和可重复性。

 2.化学传感器、生物传感器与生物界面

 石墨烯及相关材料对分子间相互作用非常敏感,是制造化学传感器的理想材料,理论上可以实现单分子检测,更进一步还能开发用于生物系统的界面传感器。新兴传感技术与生物学的融合能实现亚细胞分辨率的细胞表面动力学研究,并制造出新型器件。该课题旨在研究与开发基于GRM的医用新技术。

 3.薄膜技术:从纳米流体到纳米谐振器

 薄膜是很多应用和工业工艺的核心,如海水淡化和水过滤、化学分析、能源获取、高频电子产品。石墨烯具有高力学强度,有作为最终薄膜的独特潜力。石墨烯膜对小型电子信号非常敏感,非常适合应用在纳米电机械系统(NEMS),也被用作支持投射电镜成像和生物传感器等。

 4.面向能源应用的催化剂

 绿色能源的一个主要挑战是确保实现能源的持续可用性或者是能源系统的寿命与目标应用一致,如电动车,智能手机等。这两个问题通常需要不同的储能/生产解决方案与电化学设备的关键部件结合。这些关键部件包括电池、燃料电池和超级电容器。其中的一些电化学的组件或质子交换膜燃料电池需要大量的稀缺和昂贵的铂(Pt)催化剂,强烈影响其进入市场。掺杂少量石墨烯可以促进催化作用,从而延长电源设备寿命。

 5.面向复合材料和能源应用的功能材料

 纳米材料可以为增加当前设备的能量转换效率提供一个可行的策略。石墨烯由于其电子(即高载流子迁移率)和力学性能可以提供更好的网络,承受充放电过程中很大的体积变化,维持有效的电子收集和运输。

 6.面向高性能、轻质技术应用的功能涂层和界面

 石墨烯及相关材料由于其原子厚度,是修改/完善的涂料性能的一个理想方案。石墨烯优良的力学、热、电性能有利于提升高性能涂料的稳定性,防止严酷的环境下的电磁损害。

 7.GRM与半导体器件的集成

 GRM与传统的基于硅、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、磷化铟(InP)的半导体器件的集成,可以提升混合系统的性能。该课题旨在针对GRM膜的转移与键合开发一种产业级的可扩展方法,从而实现GRM在半导体平台上的后端集成。相关提案须关注GRM的转移与键合,以及GRM与半导体器件间界面的设计。结合了GRM和半导体材料两者功能的混合系统应作为工作集成器件发挥其潜能。

 8.新的层状材料和异质结构

 面向功能电子和光电、能带结构材料的应用,需要改性的石墨烯,或石墨烯与其他半导体设备的结合。

 9.面向射频应用的无源组件

 该课题旨在开发与测试天线、电子互连、热扩散层、过滤器和微机电系统等无源组件在高频电子领域的不同应用。该课题还关注包括可用开关控制的屏障、自混合天线与光学透明器件在内的新型微波天线与器件。

 10.硅光子学的集成

 该课题旨在面向下一代计算与通信系统,开发集成GRM与硅波导和无源光路的方法,特别是可使现有的类CMOS硅制造基础设施在未来实现晶片规模集成的可扩展方案。

 11.石墨烯、相关二维晶体和杂化系统的原型研究

 12.更新石墨烯、相关二维晶体和杂化系统的科技路线图

 13.开放性课题