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创新大赛作品:RFID高性能石墨烯导电油墨

文章来源:未知发表时间:2020年06月29日

一、团队介绍
团队由三名理工博士和一名工商管理硕士组成,拥有丰富的国内外知名大学产学研项目研发和高科技企业技术转化项目运作经验。
技术负责人孟垂舟博士,国家海外高层次人才引进计划青年特聘专家,清华大学物理学本科直接攻读博士学位,师从我国碳纳米管领域权威专家范守善院士,拥有五年的美国知名大学和跨国高科技企业留学工作经历,曾任职国内某知名能源企业研究机构总工程师,长期从事碳纳米管和石墨烯为代表的纳米复合碳材料在电池储能和微传感器领域的应用开发,已申请国际、国内专利40余项。
团队骨干王俊明博士,哈工大博士学位,美国杜邦公司和国内知名电池企业高级工程师经历,专长碳基材料改性处理,新技术工程化应用开发经验丰富。熊永莲博士,中科院长春应化所博士学位,盐城汽车工学院副教授,完成多项国家、省、市、地方性新材料研发项目,项目运作经验丰富。
张松,香港科技大学MBA学位,美国西屋公司访问学者,具有多年能源央企大型项目的尽调、评审和落地管理经验,负责本项目运营和技术推广。
二、项目简介
本项目开发的石墨烯导电油墨产品,能够实现射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)传感器件的高性能、低成本化生产制造,将促进物联网技术的规模化普及。物联网技术,被认为是继移动通讯、互联网技术后又一项整体改变人们生活方式的突破技术。我们身边的二代身份证、手机移动支付、高速和停车ETC收费等应用已经全面铺开。截至2019年,我国RFID市场规模已经快速增长到1100亿元,未来将迎来以智能物流、智能制造、智能医疗等为代表的更为巨大的潜在市场。
电镀法和刻蚀法是RFID的传统制造方法,存在工艺复杂、效率低下、不环保和成本高昂的发展瓶颈,极大地限制了物联网技术的全面普及。而以导电油墨为载体的丝网印刷和喷墨打印制造RFID器件的简便迅捷技术手段,将是未来RFID规模化成产的发展方向。但是,高端导电油墨技术被美国杜邦、道康宁和日本藤仓等国外企业垄断,占据国内七八成以上的市场份额,售价高昂,且存在限售等贸易战问题,严重阻碍了我国相关产业的自主发展。
针对现有市场竞品存在的贵金属银含量高、碳系颗粒易团聚和尚没有成熟喷墨打印用导电油墨产品的产业问题,本项目以改性纳米碳材料为核心技术,研发出贵金属银含量大幅下降、分散导电性能优异的导电油墨产品。我们致力于打破RFID用高端导电油墨“卡脖子”技术的国外垄断格局,实现对标进口产品的高性能且低成本的国产化替代。

三、关键技术和创新点
1、碳纳米管改性石墨烯技术:实现高效的纳米碳材表面接枝改性处理,利于其与溶剂体系或银颗粒复合,从而做出高性能的环保水性导电浆料。
2、石墨烯/碳纳米管/纳米银三元物质导电网络构筑技术:碳纳米管、石墨烯与银颗粒形成优异的导电网络,添加少量纳米碳材,即可大幅降低贵金属银用量。
四、项目实施和市场前景:
目前,本项目已完成小试生产验证,与市售导电油墨竞品相比,贵金属银含量降低60%,核算油墨成本降低50%以上,导电性能有5倍提升。导电油墨样品已通过RFID器件的制作和性能评测。已形成自主核心发明专利10余项,其中,国际专利4项、国内专利9项。
项目按五年计划,分三期实施:第一年,完成技术准备与产品开发测试;第二年,进行试生产和下游厂商送样测试,完成第三方检测认证;后三年,完成扩产和销售,第五年实现营收5个亿、利润5000万。同时,通过本项目的实施,将给盐城当地带来产业升级、就业拉动和产学研示范等积极的社会效益。

我们的愿景是,五年内成为国内RFID用高端导电油墨的龙头企业,助力我国以5G为基础、大数据和人工智能为手段的万物互联产业的蓬勃发展。