一、团队介绍
胡南滔，博士，副教授，项目带头人，任现职以来，作为项目负责人主持科研项目多项，包括国家自然科学基金、上海市自然科学基金面上项目、重要产学研课题、专利技术成果转让、上海交通大学医工交叉项目、上海交通大学人才项目（上海交通大学晨星学者C类）等。
自入职以来，在Nano Energy、NPG Asia Materials（Nature series）、Scientific Report（Nature series）、Journal of Power Sources、Journal of Materials Chemistry A、Chemical Communications、Nanoscale、Carbon、Electrochimica Acta、Sensors and Actuators B: Chemical等国际SCI期刊上发表相关文章60余篇，总引用次数810余次，H Index为16；以第一作者或通讯作者发表SCI论文25篇，其中中科院分区1区论文9篇，2区论文10篇，以第一作者发表SCI论文6篇，以通讯作者发表影响因子10以上论文1篇，影响因子大于5以上论文9篇，ESI高被引论文3篇。同时，申请发明专利25项，其中已授权10项，技术转让1项。
于2012年荣获上海交通大学晨星学者（C类）荣誉，在低维纳米材料及其应用领域积累了丰富的研究经验及理论。
本研究团队超大尺寸石墨烯产品如下：
开发出大量制备单层率高达99%以上的大尺寸（从10微米到接近100微米）石墨烯系列产品的技术；
在高质量超大尺寸石墨烯材料规模化制备以及下游产品应用方面的形成了系列自主知识产权；
已开发出超大尺寸石墨烯基水系防腐涂料产品，达到国际领先水平；
正在开发产品：手机及LED高导热薄膜、导热复合材料、锂电池导电剂、透明导电薄膜、薄膜电容器等。
二、技术背景
石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质材料， 是迄今已知最单薄的纳米材料。厚度只有0.335纳米，仅为头发丝的20万分之一，是构建其他维数碳质材料（如零维富勒烯、一维纳米管、三维石墨）的基本单元。石墨烯的理论比表面积高达2600 m2/g，具有突出的导热性能（3000 W/mK）和力学性能（1060 Gpa），以及室温下较高的电子迁移率（15000 cm2/Vs）。
巨大商机
列入《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》
列入《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》
专家预测：2020年石墨烯将撬动万亿产业链
石墨烯蜂窝结构如图1所示。
图1 石墨烯蜂窝结构
国内和国际市场石墨烯产品
已有少量石墨烯生产厂家，制备得到的石墨烯质量参差不齐，很多难以满足严格意义上要求的单层要求；
在实际应用方面，有待兼顾实现石墨烯的分散性、尺寸均一性和单片率等重要因素；
有必要发展简单快速、低成本、高性能的制备出满足上述要求的石墨烯的技术并实现其产业化应用。
三、技术介绍
掌握超大尺寸石墨烯原料制备核心技术，充分发挥石墨烯的优越性。防腐涂料行业市场空间广阔，准入门槛高。
石墨烯是防腐涂料的优质添加剂
石墨烯是优质功能涂料添加剂。石墨烯优异的电学、热学、力学和光学性能，使石墨烯成为新一代涂料的焦点，研究者认为，带有大量含氧官能团的功能化石墨烯，与树脂、高分子材料的结合力强，极其适合作为补强材料或功能化材料；石墨烯具备在防腐、防水、导电或抗静电涂料等领域快速拓展的潜力。石墨烯风电防腐涂料的金属防护作用主要体现在以下几个方面：
石墨烯可层层叠加形成致密的隔绝层，起到物理防腐作用；
石墨烯的导电性能还能迅速地将阳极反应中Fe失去的电子传导到涂料表面，起到电化学防腐的作用；
石墨烯由于其特殊的力学性质更加坚固抗损伤，进而显著延缓了金属的腐蚀速度。
防腐要求高
塔筒涂料是风电防腐的重中之重，需长期承受极端环境。
风电防护使用量最大的是塔筒防腐。风电装备防护的重点部件主要包括叶片、塔架和电气部件。在风电产品领域，使用量最大的是塔筒涂料，最有技术挑战的是叶片涂料。在这两者之外，还包括变压器涂料、整流罩与机舱罩涂料、埋地基础环和钢筋涂料、电器柜涂料、发电机等舱内设备涂料等。
风电塔筒其腐蚀主要是化学腐蚀。钢件及其表面的水形成原电池，而目前普通的钢结构涂层体系的防护效果是由多层漆膜来完成的，包括底漆、中间漆和面漆，如图2所示。
图2 风电塔筒防腐的性能要求
我国风电场主要集中于西部荒漠地区和东部近海地区，环境恶劣。荒漠地区风沙和尘土大，风机系统会遭遇到各种恶劣环境的侵蚀，近海地区长期受到水汽、盐雾侵蚀及海浪的冲击，容易发生腐蚀问题。
风电塔架尺寸增加，对塔筒性能要求提高。塔架的高度一般超过30m(大型兆瓦级风电塔筒高度甚至在100m以上)，维修比较困难，风机塔架需要在各种恶劣自然环境下运行十年，需要依靠防腐涂料来保证设备的安全运行以及寿命的延续。因此对塔筒涂料的性能要求：1)为了保证防腐寿命，防腐涂层整体漆膜较厚；2)因为塔筒是圆形的，因此要求涂层的延展性能较好。
四、国内外市场分析
市场需求巨大，国外巨头占据传统涂料主要市场份额：
石墨烯在涂料添加剂领域市场潜力广阔
石墨烯有望在工业涂料添加剂领域占据主导。随着国民经济的迅速发展，防腐涂料、导电涂料等工业涂料的需求量迅速增长，国内涂料总产量从2005年的249.05万吨已经增至2014年的1648.19万吨，按照20%的增量测算，2017年的涂料产量将接近3100万吨。如果石墨烯涂料能突破成本瓶颈，并在实际应用中也表现出非常好的效果，有望在工业涂料领域里占据主要地位，市场空间极其巨大。
2020年风电涂料缺口将达70亿美元。按照《中国风电发展路线图2025》目标，到2020年、2030年、2050年，中国风电装机容量将分别达到2亿、4亿和10亿千瓦，届时分别满足5%、8%、17%的电力需求。按照这个规划，估算到2020年，我国风电涂料缺口是13万吨，折算约为70亿美元的市场容量。世界风能协会的数据显示，2014-2020年中国风电叶片的需求量将达到5万片，如图3所示。
图3 石墨烯在涂料添加剂领域市场潜力广阔
风电塔筒涂料市场长期被国外化工巨头垄断
国外竞争格局
风电装备制造业作为新兴产业，在初期主要依靠国外技术；在全套引进及消化过程中，逐步形成了对国外配套体系的简单依赖，其中就包括涂料。因此也就造就了风电涂料长期由国外品牌垄断，直接进口后本地化生产的现状。
当前塔筒涂料被垄断80%以上，叶片涂料被垄断95%以上。国内企业进行国产化风电涂料的研发，但树脂等主要原料仍主要依赖于进口，核心技术国产化率很低。
公司层面
1) 在塔筒涂料方面，丹麦海虹老人、挪威佐敦、荷兰阿克苏诺贝尔、美国PPG等市场占有率较高;
2) 在叶片涂料方面，德国美凯维奇、美国PPG、德国巴斯夫等处于主导地位。
五、项目整体思路
团队寻找差异化特点打破垄断。国内风电防腐涂料长期被国外垄断，但现在逐步有国有企业出现在风电防腐涂料供应链中，成功突破的主要有以下两种思路。
思路1：适应中国风沙环境的涂料开发。外资品牌的经验积累更多是基于欧洲优良气候环境下的风电场运行业绩，而面对中国的风场大多位于风沙冲击区域的现状，如何更好满足中国风电场的特殊环境要求，这或许也是国内风电涂料行业寻求赶超的一个突破点。典型企业如西北永新集团，联合高校、科研院所，针对中国风电场对风机涂层的耐风沙、耐紫外线、防结冰等需求开展技术研究，实现了部分突破，目前已成为金风科技、华创风电等整机企业的合格供应商。
思路2：通过新材料的应用而实现对外资涂料品牌的赶超。
选择风电塔筒涂料应用，充分发挥石墨烯特性。团队首先选择风电塔筒涂料应用是为了充分发挥石墨烯的性能优势。1)涂料在塔筒的成本中仅占1/10，价格敏感性低，同时意味着对涂料要求极高，需要经过长期严格试验认证，不会轻易更换涂料供应商，进入塔筒供应体系后有一定壁垒保证;2)与船舶防腐相比，海上风电所在的海工平台检修年限是船舶检修年限的4-5倍，因此对海工平台防腐的要求高于船舶，能充分体现出石墨烯性能;而且与船舶防腐相比，不必在全球各个港口设立涂料分销网点，前期成本相对较低。
从设计源头进入风电设备供应链，打破国际涂料巨头垄断。风力发电塔从图纸设计就对涂料有性能要求，加大与国内风电企业合作，尝试石墨烯防腐新材料的应用，得到双赢的结果。
