2013年春節(jié)前夕，一種隨意卷曲也不會影響使用效果的15英寸單層石墨烯，在中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院誕生，并成功地將石墨烯透明電極應(yīng)用于電阻觸摸屏上，制備出7英寸柔性石墨烯觸摸屏。
新興的石墨烯觸摸屏，具有原材料獲取方便、制造成本低、制備工藝簡單、低碳環(huán)保等優(yōu)勢，其優(yōu)異的柔韌性更使其具有強(qiáng)大的市場競爭力。
而為這項技術(shù)產(chǎn)業(yè)化推廣帶來曙光的一位主要成員，正是從“西部之光”博士資助項目中走出來的青年科學(xué)家、中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院副研究員李占成。
從理論走向?qū)嵺`
石墨烯是碳原子以sp2雜化組成的六角蜂巢狀結(jié)構(gòu)的二維晶體材料。在2004年之前，傳統(tǒng)理論認(rèn)為因為熱力學(xué)的漲落，在三維的空間不可能獨(dú)立存在二維晶體材料。
英國兩位科學(xué)家通過用膠帶從石墨晶體上反復(fù)揭取，獲得了單原子層的石墨微片，這是第一次在實驗上獲得石墨烯材料。這兩位科學(xué)家也因此獲得了2010年諾貝爾物理學(xué)獎。石墨烯具有的優(yōu)異的力、熱、光、電等特性，為諸多領(lǐng)域帶來了革命性轉(zhuǎn)變。
在隨后的兩年里，全球迎來大面積制備石墨烯薄膜的高峰。李占成在博士期間的主要研究方向為“高質(zhì)量石墨烯的可控制備”，他曾采用低溫下易分解的固態(tài)和液態(tài)碳源，制備出高質(zhì)量的石墨烯。
此時，中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院正積極探索政、產(chǎn)、學(xué)、研、用緊密結(jié)合的機(jī)制，面向世界科技發(fā)展前沿，積極部署石墨烯薄膜材料規(guī)模化制備及產(chǎn)業(yè)化推廣研究方向。在團(tuán)隊組建初期，李占成加入了該團(tuán)隊，并成為石墨烯薄膜規(guī)�；苽涞暮诵墓歉沙蓡T之一。
在學(xué)校期間，李占成對石墨烯的研究主要基于石墨烯的制備機(jī)理，在石墨烯大面積制備及完整轉(zhuǎn)移方面并沒有十足的信心。因為隨著生長設(shè)備的增大，整個生長腔內(nèi)的氣相動力學(xué)分布將發(fā)生較大的變化。此外，將大面積的石墨烯完整、無損地轉(zhuǎn)移到另一個襯底上，就類似于將一層足球場大的保鮮膜完整地轉(zhuǎn)移至另一個足球場，技術(shù)難度可想而知。
但李占成憑借豐富的研究經(jīng)驗、細(xì)心嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和科學(xué)的實驗方法，在2013年初成功制備出國內(nèi)首個15英寸大面積單層石墨烯薄膜，并將其完整轉(zhuǎn)移至柔性PET基底和硬質(zhì)二氧化硅基底。
幾乎在同一時間，李占成將轉(zhuǎn)移至PET基底上的石墨烯用作透明導(dǎo)電膜，成功制備出國內(nèi)首個7英寸石墨烯柔性電阻觸摸屏。上述兩項成果受到新華社、《科技日報》《中國科學(xué)報》等媒體的廣泛報道，引起很大的社會反響。
從科研走向產(chǎn)業(yè)
在科研上取得進(jìn)展后，李占成所面臨的一個巨大難題是如何實現(xiàn)石墨烯薄膜的產(chǎn)業(yè)化推廣。
科學(xué)研究和規(guī)�；a(chǎn)是兩種完全不同的模式，對于一個剛從實驗室走出來的研究人員而言，要在兩種模式之間切換的確有不小的難度。科學(xué)研究更注重結(jié)果是否存在，很少注重材料成本和成品率；而對于規(guī)�；a(chǎn)，產(chǎn)品成本、成品率及性能穩(wěn)定性就尤為重要，均需接受市場的考驗，缺一不可。
為了盡快研發(fā)出適合工業(yè)規(guī)�；a(chǎn)的技術(shù)路線，李占成和研發(fā)團(tuán)隊經(jīng)常加班，刻苦攻關(guān)。功夫不負(fù)有心人，在沒有任何成熟技術(shù)和設(shè)備可參考的情況下，李占成帶領(lǐng)團(tuán)隊在2013年底建成國際首條年產(chǎn)100萬平方米石墨烯薄膜的中試生產(chǎn)線，并在隨后的一年里將整個石墨烯生產(chǎn)工藝進(jìn)行了更新，同時制定了核心原材料的訂購標(biāo)準(zhǔn)，使石墨烯薄膜整體生產(chǎn)成本降低85%以上，而且薄膜整體性能也有極大的改善。
通過對石墨烯薄膜的產(chǎn)業(yè)化推廣，李占成對科學(xué)研究有了更深刻的認(rèn)識：一個出色的研究成果，不僅僅要有正確的研究方案、配套設(shè)備及可靠的材料，甚至研究過程中的細(xì)節(jié)都可能對最終結(jié)果產(chǎn)生決定性的影響。
他重新審核了自己之前的試驗方案，并對配套設(shè)備進(jìn)行了升級，對所用材料也進(jìn)行了純化處理。目前，單層石墨烯薄膜不摻雜的導(dǎo)電性能由最初的大于1000Ω/sq，可直接降至250±10%Ω/sq，且單層石墨烯薄膜樣品透光率、環(huán)境適應(yīng)性均有較大提升，項目研究成果直接在重慶墨�？萍加邢薰旧a(chǎn)線上得到應(yīng)用示范。
“西部之光”在政策和資金上給予李占成的支持，也推動了他在石墨烯領(lǐng)域的研究工作。
“雖然這個項目僅有10萬元的經(jīng)費(fèi)支持，但對一個像我一樣剛走出學(xué)校來西部地區(qū)發(fā)展的青年科研工作者而言，無疑是雪中送炭。”李占成向《科學(xué)新聞》記者感嘆道。
在“西部之光”項目啟動后，在石墨烯領(lǐng)域，李占成又先后獲得了國家自然科學(xué)青年基金項目和橫向課題等項目的支持。目前，基于“西部之光”項目，李占成已發(fā)表論文3篇，申請國內(nèi)專利19個，授權(quán)專利7個。李占成作為核心成員參與的“大面積單層石墨烯薄膜生長方法與規(guī)�；苽浼夹g(shù)”項目獲得2015年重慶市科學(xué)技術(shù)獎唯一一個技術(shù)發(fā)明一等獎，作為核心人員參與的“基于石墨烯觸摸屏的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項目獲2015年“吳文俊人工智能科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎”一等獎。
未來，他也將繼續(xù)堅守在石墨烯薄膜制備及其應(yīng)用推廣領(lǐng)域，力求在高品質(zhì)石墨烯的快速制備機(jī)理及其產(chǎn)業(yè)化推廣方面再上一個新臺階，讓在各個方面均表現(xiàn)出優(yōu)異性能的“全能”材料石墨烯真正走出實驗室，走進(jìn)人們的日常生活。■