隨香港生產力促進局與本地科創企業天元羲王材料和科技有限公司合作打造的智能化納米材料生產線,即將在今年投產,困擾業界多年的石墨烯量產成本與品質穩定性難題迎來歷史性突破,到時生產成本將降至每克約2元,標誌着石墨烯從實驗室走向大規模工業應用的關鍵一步。
石墨烯被譽為「新材料之王」,但其工業化生產長期受困於成本高昂與品質不穩。走進天元羲王,董事長柯良節拿起一塊看似普通的布料說道:「這塊布添加了我們生產的石墨烯,具備強力抗菌、遠紅外線保健、快速導熱等功能。」
天元羲王於2015年在香港成立,專注於石墨烯量產技術研發,卻長期受困於工業化生產的穩定性難題。核心難題是於納米材料的顆粒均勻性與尺寸控制,在工業級生產中極難掌握。
柯良節稱,石墨烯是最難處理的納米材料之一,初期研發時,每克的製作成本高達萬元。「以往依賴人手操作,時間掌握稍有偏差,品質就參差不齊。員工可能因為不夠盡責,時間未到就進行下一個動作。」他坦言,任何工廠都明白不良率會極大影響成本,但要在大批量、快速的連續生產中精準控制溫度、時間等環境因素,人手根本無法做到,「以前每次投料僅幾克,成本當然高;現在我們每次投入是以幾百公斤計算,唯有這樣大量生產,才能真正降低成本」。
破解納米技術三座大山:穩定性、重複性、一致性
業界的石墨烯生產普遍採用液相製備法,但這種傳統模式存在先天缺陷。在製備過程中,納米材料會沉澱在反應缸中,而且極易互相碰撞,結成形狀不同、大小不一的團塊,導致每一批次的產量及質量如同隨機抽樣般難以預測。此外,為調控適合的生產條件,製造商須投入大量時間及成本,且過程中會產生環境污染問題。
對於納米材料工業化的技術瓶頸,柯良節說:「由實驗室過程轉向工業化,特別是納米技術,講求三要素:穩定性、重複性、一致性。」

納米材料生產線
柯良節表示,轉機來自公司與生產力局的深度技術合作,雙方共同開發具有精密監測材料尺寸及均勻性的納米材料處理系統原型,透過感應器與數據反饋,實現即時監控與參數調整,攻克了生產核心難題,為公司的生產和競爭力帶來重大改變。
「這次合作不僅是技術層面的突破,更體現了香港科創生態的協同效應。我們證明了香港不僅能夠做好前端研發,也具備高品質量產的能力。」柯良節強調。
他續說:「最重要的是找到一種既價廉且環保的生產方法,目前我們已經做到了!新產線初期規劃年產100噸,目標在3至5年內提升至1000噸。成本降至每克2元,市場競爭力將大幅提升。」
「香港研發、量產在港」:從技術落地到揚帆出海
今年2月,雙方簽署合作協議;生產力局正式獲天元羲王委任為創新科技署「新型工業化資助計劃」的技術顧問,協助天元羲王打造香港首條「數字化、智能化」的納米材料生產線。隨着這條智能化產線今年投產,石墨烯材料實現「研發在港、量產在港」的戰略閉環。
柯良節又談到,石墨烯的應用想像空間極其廣闊,從紡織纖維、電子散熱、醫療保健,到量子通訊及新能源電池,均在企業的戰略視野之內。
展望未來,他強調,天元羲王將繼續與生產力局緊密合作,充分發揮雙方在技術研發與智能製造的互補優勢,「下一步,我們將與生產力局並肩,帶着『香港製造』的優勢產品,自信地走向全球市場」。 (文:梁子 / 圖:崔俊良)