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    蔡伟伟:中国石墨烯领军人物

    2018-11-15




        蔡伟伟:1980年11月出生,福建省漳州市人,闽江特聘教授,博士生导师;2002年毕业于厦门大学物理系,2002—2006年于中国科学院物理研究所跟随导师陈东敏、薛其坤攻读博士学位;2006—2007年以访问学者身份赴美国西北大学机械工程系学习;2007—2010年在美国德克萨斯大学奥斯汀分校做博士后;2010年回国到厦门大学物理系工作;2013年至今任厦门大学物理系主任。


        蔡伟伟主要研究领域为超大面积石墨烯制备、石墨烯热运输表征、石墨烯场效应晶体管及其应用和还原氧化石墨烯在储能器件中的应用等。 


        科研成果丰硕:首次制备出高品质13C同位素合成石墨


        石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜,是一种只有一个原子层厚度的准二维材料,所以又叫做单原子层石墨。石墨烯的强度是已测试材料中最高的,是钢的100多倍;载流子迁移率是商用硅片迁移率的10倍;热导率是金刚石的3倍。


        作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的新型纳米材料,石墨烯被称为“新材料之王”,有科学家甚至预言它将“彻底改变21世纪”。国家工信部发布的《新材料产业“十二五”发展规划》将石墨烯作为前沿新材料之一。


        在蔡伟伟的眼中,石墨烯非常神奇,“平时难以看到的新奇物理现象都可以在这种材料上观察到,比如量子霍尔效应”。


        2006年在美国西北大学做访问学者时,蔡伟伟开始接触石墨烯。随后,他跟随导师Rodney S. Ruoff教授的课题组继续在美国德州大学Austin分校机械系做博士后研究。期间,在Rodney S. Ruoff教授和陈东敏研究员的指导下,开发出一套化学气相沉积仪(CVD)。在这套沉积仪的基础上,首次制备出可以媲美 HOPG(Highly Oriented Pyrolytic Graphite,高定向热解石墨)的高品质13C同位素合成石墨,其中同位素13C和12C的比例在1%至99.5%可调。


        通过各种方法,蔡伟伟及其指导教师还进一步把13C-石墨解离成13C-石墨烯及其衍生物13C-氧化石墨烯。这一新材料的出现为研究石墨烯的物理、化学性能提供一个新的平台。例如,通过分析这种材料的二维13C-固相核磁共振谱(2D 13C-Solid State NMR),他们揭示了争议已久的氧化石墨烯化学结构。该研究成果对石墨稀的化学制备和氧化石墨烯的应用具有重大意义,相关成果发表在《科学》杂志上。


        2009年他又在《应用物理快报》上发表世界上第一篇关于石墨烯做成透明导电电极的论文。


        2010年结束博士后研究后,蔡伟伟立即回国发展,成为厦门大学物理系的闽江特聘教授、博士生导师。


        2013年,蔡伟伟入选首届中央组织部“青年拔尖人才计划”,成为厦门大学物理系史上最年轻的系主任。


        蔡伟伟共发表文章60余篇,其中包括Science,Nature子刊,Nano Letters等国际知名期刊,文章总引用次数超过6000余次;在国内外知名会议上应邀做大会报告多次。蔡伟伟还主持国家自然科学基金委青年科学基金项目、国家自然科学基金委重大研究计划培育项目等4项国家级、省级课题,以及3项企业横向课题。


        产学研联动:成立国内首家专业研发与销售石墨烯化学气相沉积系统的高科技企业


        科研硕果频出的蔡伟伟希望将成果转化,2012年他跨出了创业的第一步。他与刘长江、连榕、庞婓、张盈利等人组成的创业团队注册成立厦门烯成新材料科技有限公司(以下简称烯成),2013年5月,公司落户厦门火炬创业园区。厦门是一个美丽的城市,“城在海上,海在城中”,同时也是国内知名石墨烯产业的聚集地。


        作为国内首家专业研发与销售石墨烯化学气相沉积系统的高科技企业,烯成另辟蹊径,从石墨烯的科研仪器做起,2013年营业额超过500万元,实现成立当年即赢利,也是国内石墨烯产业中最早实现盈利的企业。


        作为“比黄金还贵”的新材料,石墨烯只有一颗碳原子厚度,导电性强、可弯折、机械强度好,被业界视为下一个材料领域的颠覆者。不过,就目前来说,属于石墨烯的时代还未到来。烯成总经理刘长江对此有个形象的比喻:“就像美国的‘淘金热’,有人疯狂淘金,也有人向淘金者卖牛仔裤、卖铁锹。”石墨烯设备正是淘金用的“铁锹”,到2016年3月,烯成首创的G-CVD石墨烯生长系统销量超过90台,市场占有率达80%以上。烯成的石墨烯制备设备在国内高校、科研院所、相关企业中有很高的市场占有率。


        烯成取得的成绩自然绕不开其创始人蔡伟伟。“技术研发能力是烯成的核心竞争力。”刘长江说,在蔡伟伟的带领下,烯成拥有一支高精尖的技术队伍,这也构成烯成的核心竞争力。


        在2015年10月举行的第四届中国创新创业大赛新材料行业总决赛上,烯成的“基于自限制法的超大面积石墨烯制备系统”项目获得大赛三等奖,烯成成为首次在该赛事获奖的厦门企业。


        如今,烯成已取得9项发明专利、10项实用型专利、5项软件著作权。2014年12月,烯成获浙江赛伯乐基金A轮投资1500万,投后估值1亿元;2015年7月,获上市公司德尔未来(股票代码:002631)、厦门乾盈润德基金B轮融资3000万融资,投后估值1.7亿元;2016年4月,上市公司德尔未来公告,拟估值3亿元全资控股厦门烯成。


        2015年底,工信部、发改委、科技部三部委联合印发《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》,提出要把石墨烯产业打造成先导产业,到2020年,形成完善的石墨烯产业体系。


        2017年2月21日,福建省发展和改革委员会印发《组织实施2017年石墨烯技术研发和产业发展专项的通知》,力求突破一批石墨烯关键共性技术并实现产业化,形成一批产学研合作项目,培育一批拥有自主知识产权和核心竞争力的石墨烯重点企业,促进石墨烯技术研发和产业集聚发展。


        石墨烯在电子器件、新能源、航天军工、生物医药等领域都拥有广阔的应用前景,将成为下一个万亿级的新兴产业。(综合自东南网、石墨烯网、新浪网、小木虫学术科研互动社区、《福建日报》)