探寻石墨烯未知世界的先行者——中科院上海微系统与信息技术研究所研究员于庆凯

中国粉体网讯

‌于庆凯‌，男，博士，博导，现任职于中国科学院上海微系统与信息技术研究所。主要研究方向是材料物理与化学，特别是在材料科学和纳米技术领域有深入研究。于庆凯博士拥有多项专利成果，并在《Nature Materials》《Advanced Materials》等国际权威期刊上发表学术论文60余篇。

求学任职经历

1992年9月至1996年7月，就读于西安交通大学，并获得学士学位。

2001年9月至2006年8月，在休斯顿大学攻读博士学位，期间其研究方向为碳纳米管在衬底上定向生长的机制和方法。

2011年1月至2020年7月，担任美国德克萨斯州立大学助理教授 / 副教授。

2018年，辞去美国德克萨斯州立大学的终身教职，回国入职中国科学院上海微系统与信息技术研究所，担任研究员及上海石墨烯产业化技术平台首席科学家。

初识石墨烯：独特性能与潜力挖掘

石墨烯，一种神奇的二维材料，正以其独特魅力震撼着科学界与工业界。于庆凯教授对石墨烯的特性了如指掌，他生动地描述道：“几百万层石墨烯叠放起来，厚度才与一张纸相近，可它置于冰块上时，却似一把利刃，短短20秒就能将一厘米厚的冰块一分为二，这超强的导热能力在其他材料中前所未见，如今众多5G手机也借其高效散热。”

然而，导热性不过是石墨烯众多卓越性质中的沧海一粟。它还具备超高的机械强度，比钢铁还要坚硬数百倍；拥有极佳的电学性能，电子迁移速度极快；其光学特性也十分独特，对光的透过率和吸收率都有着特殊的表现。但这些令人惊叹的性质往往只能在理想的实验环境中充分展现，如在实验室的精准控制下、真空的特殊条件里以及洁净无瑕的环境中。这就导致了石墨烯在走向实际应用、实现规模化生产时面临巨大挑战。如何在真实复杂的环境中保持其优良特性并大规模应用，成为了石墨烯迈向“新材料之王”宝座的关键阻碍。但于庆凯教授毫不畏惧，他坚信这些困难正是石墨烯领域的竞争壁垒，唯有攻克才能让石墨烯真正改变世界。

科研征程：突破困境促发展

2018年，已在美国德克萨斯州立大学获得终身教职的于庆凯教授，怀着满腔的报国热忱毅然回国，投身于中科院上海微系统与信息技术研究所，开启了石墨烯技术的深度探索之旅，立志为我国的科技创新贡献力量，成为了我国科研“国家队”中的中流砥柱。

入职后，于庆凯教授迅速组建精英团队，全力攻克高质量石墨烯生长及产业化难题。功夫不负有心人，2020年，上海微系统所在宝山成功实现8英寸石墨烯晶圆小批量生产，并将产品推向国内外市场，引起了业界的广泛关注与强烈反响。当时那枚如镜面般光亮的圆盘形象深深印刻在关注前沿新材料发展人士的心中，成为了石墨烯产业化进程中的标志性成果。

于庆凯教授团队在技术上不断创新，他们巧妙选用蓝宝石作为衬底，精心研制出具有更强催化效能的铜镍（111）单晶薄膜，一举将外延生长石墨烯单晶的温度从1000℃大幅降至750℃。这一关键突破不仅显著降低了生产成本，还极大提升了石墨烯单晶薄膜的质量，使其表面平整无褶皱、无颗粒杂质，电学性能与高温制备的石墨烯相比毫不逊色。这一成果吸引了中科院、中电集团下属单位的目光，他们携手于庆凯团队，以其石墨烯晶圆为核心展开技术攻关，成功突破了石墨烯太赫兹探测器件、高性能射频晶体管等电子器件的核心工艺瓶颈。这一系列成就对于化解碳基电子器件实用化面临的技术困境意义非凡，有力推动了上海乃至我国碳基集成电路技术在创新道路上的飞速跨越，使我国在碳基器件和集成电路领域逐渐跻身世界前列，为我国在全球高科技竞争中赢得了宝贵的优势地位。

归国逐梦：创新开拓新未来

于庆凯教授放弃国外优厚条件回国发展，背后有着深刻的考量。他直言：“我最大的动力就是将自身的技术与创意转化为对国家和人民有益的成果与产品。在美国，创新资本大多流向生物医药和人工智能领域，制造业和新材料领域备受冷落。而中国在各前沿科技领域的创新资本分布较为均衡，新材料和化工领域更是发展的热点，充满机遇。”

在持续深耕石墨烯制备基础研究的进程中，于庆凯教授于 2021 年创立了上海氢田新材料科技有限公司，专注于石墨烯粉体的产业化规模制备。近年来，他主持的天然气裂解同步制备蓝绿氢和石墨烯项目取得了重大突破。其团队独辟蹊径，研发出液态金属催化裂解天然气同步制备氢气和石墨烯的创新技术路线。借助液态金属强大的催化特性，天然气中的氢和碳元素得以高效分离转化，分别生成高纯度氢气和高质量低成本的石墨烯，并且整个过程实现了温室气体零排放。于庆凯教授敏锐洞察到，该技术路线除了在石墨烯制备方面的优势，在无温室气体排放条件下产出高纯度氢气更是一大亮点，这与全球倡导的碳中和目标高度契合。

在全球变暖严重威胁人类可持续发展的当下，碳中和已成为各国共识与全球竞争焦点。氢气作为关键的化工原料和新兴清洁能源，其绿色制备技术至关重要。于庆凯团队的创新技术路线正逢其时，具有显著的产业价值与广阔的发展前景。据行业分析专家预测，该技术在未来几年有望在石墨烯领域、碳材料领域以及绿色制氢行业掀起创新浪潮，引发深刻变革，为全球能源转型和可持续发展注入强大动力。

作为深耕新材料、新能源领域的海归博士，于庆凯教授对国内的科研环境赞赏有加。中科院上海微系统所历史悠久，学科门类齐全，长期以来紧密围绕学科前沿与国家战略需求，在科研创新与成果转化方面成果丰硕，在石墨烯研究领域更是成绩斐然，引领着我国石墨烯技术的发展方向。而上海这座国际化大都市，汇聚了国内外顶尖人才，具备雄厚的金融实力和活跃的创新氛围，为科研工作提供了充足的人才资源和资金保障，是科技创新的理想之地。在这里，于庆凯教授能够充分施展才华，实现自己的科研抱负，为我国新材料、新能源事业的发展铸就辉煌篇章。

参考来源：

上海微系统所于庆凯：在石墨烯冲刺“王者”的路上

领·悟|于庆凯：只要是高科技，没有一个行业是容易的

助力硬科技转化，国资如何“投准” | 媒体看宝山

从石墨烯到技术市场，产学研融合推动科技成果转化

（中国粉体网编辑整理/留白）

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