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科研走向产业化常被忽略的关键点:评估技术的经济性
南屋科技(广州)有限公司 / 时间:2018-04-11 14:06:50

  据能源学人微信公众平台2018年3月29日讯 不少研究者都曾遭遇这样的问题:研无所用,技无出路,也就是说自己做的内容与产业化难以对接。
  在此,关于研和产之间的gap,我们以石墨烯去滤膜为案例进行说明。麻省理工学院Shreya H. Dave等人在国际顶级期刊《Joule》发表了题为“Six Degrees of Separation: Connecting Research with Users and Cost Analysis”一文,阐述了他们的相关研究内容以及对产研的看法。
  在美国,每年有12%的能量损耗产自于热分离过程。若采用膜分离的办法,其中90%的能耗能够挽回,每年可节省2000亿美金。在海水淡化方面,与传统的海水过滤膜相比,石墨烯膜的分离盐分效果要高出100倍。但Dave课题组的模拟计算结果表明,石墨烯膜的节能比例最多也就15%。与此同时,采用化学气相沉积法得到的石墨烯零售价格高达8万美元/平方米(graphenea.com)。显而易见,即使随着石墨烯大规模工业化生产,其用在海水过滤膜的可能性也是极低。
  但是,自2010年起,关于石墨烯用于海水淡化的文章却与日俱增。以graphene、graphene oxide和nanofiltration(纳滤)三个关键词进行检索,从2010到2016的七年间有关石墨烯和氧化石墨烯过滤膜的文章增加了2500%(见图1),也就是说在非常短的时期内,石墨烯/氧化石墨烯这俩新材料被疯狂的玩烂了。如果再考虑技术经济,成本分析在内,筛选下来也只有4%的文章在考虑这些问题,其他都闭口不言。Dave等人说“好像是大家都不谈论技术成本的时候,整个社会都会被引导着认为这种技术潜力无穷。”在电池研究领域,研究者对石墨烯的疯狂更不止于此,也有不少文章指出石墨烯电池的诟病。


图1. 2010~2016年,有关石墨烯,氧化石墨烯作为过滤膜文章的增长情况。

图1. 2010~2016年,有关石墨烯,氧化石墨烯作为过滤膜文章的增长情况。


  在有的英文文章中,研究者常描述自己的实验技术是scalable的。Dave等人认为scalable是应该包含两层意思的。一层是这项技术可以放大,实现规模化生产;另外一层是还要考虑成本的问题。再好的技术不接地气(军工技术除外),就需要三思而后行了。
  技术难以产业化,深层次的问题就在于当一种新材料被应用在新领域的最初阶段,人们就往往忽略了成本分析这一关键性因素。因此,在一些项目尤其是重大专项的可行性分析中,成本分析必须作为重中之重来考察,要看技术是否经济化,产品是否有竞争力。学术研究与产业化之间必须架起沟通的桥梁,这也是南屋科技在做的一件事。
  Dave等人还提出Process-Based Cost Modeling (PBCM)策略来评估技术的经济性。PBCM是将生产过程的每一步,从原料到产品,根据生产规模计算每一步的成本。所以在项目申请中(基础研究和一些特殊项目可除外)也有必要借鉴技术经济的概念,要求申请者及其团队深入市场,将每一步的成本进行核算,然后与目前市场上的同类型产品进行成本和性能对比以权衡项目的研究意义。这样也许才能进一步提高技术产业化的效率,真正增强我国经济发展的动力!