姜疆

在經(jīng)過過去幾年的“野蠻”生長之后，當(dāng)前石墨烯作為高新產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為了我國產(chǎn)業(yè)界及資本市場的一大焦點。頂著“21世紀(jì)新材料之王”的光環(huán)，石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域和前景被業(yè)界寄予了較高期待，資本市場石墨烯題材概念股價格被連續(xù)幾輪爆炒，熱度不減。

然而，當(dāng)前在我國，石墨烯的發(fā)展進程面臨冰火兩重天：一方面是石墨烯的研發(fā)全面鋪開，熱度不減；另一方面，石墨烯的應(yīng)用遇阻，相關(guān)技術(shù)遲遲無進展。在技術(shù)、市場、成本等多種阻礙因素的交織之下，石墨烯下一步的發(fā)展面臨瓶頸，產(chǎn)業(yè)化之路依然缺乏清晰的方向。有專家表示，當(dāng)前除了在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等方面努力外，還取決于政策激勵機制的融通，能否打通產(chǎn)業(yè)鏈上下游，更進一步地整合資源。

石墨烯技術(shù)的市場尷尬

去年下半年，國內(nèi)知名企業(yè)東旭光電發(fā)布了國內(nèi)號稱“世界首款石墨烯產(chǎn)品”的充電寶，在業(yè)內(nèi)引起高度關(guān)注。不過，隨即這款“石墨烯電池”充電寶引起了激烈的爭論，東旭光電也不得不改口稱該產(chǎn)品為首款“石墨烯基鋰離子電池”。

據(jù)悉，該款產(chǎn)品號稱可在滿足5C（單位時間通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，1A等于1C/s）條件下，15分鐘內(nèi)充滿4800mAh，實現(xiàn)快速充放電，而且可在-30～80℃環(huán)境下工作，循環(huán)壽命能達到3500次左右。

東旭光電方面表示，該款產(chǎn)品的落地開啟了石墨烯在能源領(lǐng)域的應(yīng)用時代，并稱“該石墨烯技術(shù)是石墨烯在鋰電池應(yīng)用史上的一次革命性突破，是石墨烯業(yè)界翹首以盼的真正的殺手級應(yīng)用”。

然而隨后，清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院副研究員劉冠偉撰文反駁。他表示，在目前的技術(shù)水平下，石墨烯只有在理論上能夠提高充放電速率，而對于容（能）量的提升基本沒有任何幫助，其噱頭意義遠(yuǎn)大于實用價值。

劉冠偉表示：“這對電池界沒什么影響，用的基本還是非常老的TOOLD的技術(shù)。”他進一步指出，在東旭光電這個石墨烯基鋰離子電池中，石墨烯仍然就是一個磷酸鐵鋰的添加劑?！?8650電池-石墨烯/磷酸鐵鋰復(fù)合材料，其實還是我們最常見的幾個東西，組合了一下?！?/p>

隨即，多位電池領(lǐng)域的專家學(xué)者也公開質(zhì)疑這款名為“烯王”充電寶的實際性能與官方標(biāo)準(zhǔn)存在差距。東旭光電方面改口，不再自稱“石墨烯電池”。

首款面對消費者的石墨烯產(chǎn)品在面世的同時，也凸顯了當(dāng)前石墨烯應(yīng)用面臨的尷尬。

業(yè)內(nèi)人士坦言，國際上對于石墨烯的定義大都處于研發(fā)階段，產(chǎn)業(yè)下游可量產(chǎn)的成功應(yīng)用極為少見，對于石墨烯走向產(chǎn)業(yè)化的課題，仍處于理論研討階段。

石墨烯是由碳原子構(gòu)成的只有一層原子厚度的二維晶體，石墨烯一層層疊起來就是石墨。實際上，石墨烯本就存在于自然界，只是難以剝離出單層結(jié)構(gòu)。

2004年，英國物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功從石墨中分離出石墨烯，證實其可以單獨存在。石墨烯被發(fā)現(xiàn)后，業(yè)界對于石墨烯的研發(fā)不斷升溫，2010年諾貝爾物理學(xué)獎的頒布更是將行業(yè)推向了高潮。

作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“新材料之王”，集優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)、熱傳導(dǎo)、阻隔性等材料性能于一體，可替代傳統(tǒng)材料，并能促成眾多技術(shù)革命，具有不可估量的應(yīng)用前景。甚至，科學(xué)家預(yù)言石墨烯將“徹底改變21世紀(jì)”，極有可能掀起一場席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命。

目前，石墨烯相關(guān)的技術(shù)研發(fā)已被列入美國、英國、中國、日本和韓國等國家的新材料領(lǐng)域重點支持項目。與其他國家相比，這些國家的石墨烯產(chǎn)業(yè)化開發(fā)處于相對前列。

頂著“21世紀(jì)新材料之王”的光環(huán)，石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域和前景被業(yè)界寄予了較高期待，資本市場石墨烯題材概念股價格被連續(xù)幾輪爆炒，熱度不減。然而，石墨烯的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用遲遲未能取得實質(zhì)性進展，僅在在蓄電池等少數(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用也陷入炒作概念的質(zhì)疑聲中。

近日，由全國納米技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會主導(dǎo)的石墨烯國家標(biāo)準(zhǔn)制定工作正式啟動。該項工作主要是對國家去年已批準(zhǔn)立項的《石墨烯材料的名詞術(shù)語與定義》等4項國家標(biāo)準(zhǔn)項目進行討論，對石墨烯核心術(shù)語、材料定義、制備方法等方面進行界定，進一步明確行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。全國納標(biāo)委納米材料分會秘書長戴石鋒表示，“我們制定石墨烯國家標(biāo)準(zhǔn)，目的是更好地引導(dǎo)和促進石墨烯產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展，能夠真正推動石墨烯的產(chǎn)業(yè)化?！?/p>

研發(fā)與應(yīng)用的脫離

中國石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟預(yù)計，目前全球石墨烯年產(chǎn)能達到百噸級，未來5～10年將達到千噸級。另據(jù)預(yù)測，2018 年全球石墨烯市場規(guī)?？赡芨哌_ 1.95 億美元，之后將加速發(fā)展，于 2023 年超過 13 億美元，復(fù)合增長率高達 47%。2023 年石墨烯下游主要市場領(lǐng)域包括超級電容、顯示、結(jié)構(gòu)材料等。

未來 5-10 年，導(dǎo)電添加劑、防腐涂料、觸摸屏等低端應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化將趨于成熟，超級電容、傳感器、電子芯片等中高端領(lǐng)域也將逐漸進入產(chǎn)業(yè)化，石墨烯產(chǎn)業(yè)將進入快速成長期，市場空間將快速擴大。

面對石墨烯作為新材料的廣闊發(fā)展前景，我國政府將石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提到了戰(zhàn)略高度。在政策上做到了足夠重視，以期中國石墨烯的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化走在世界前列。

2012年1月，工信部發(fā)布《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，將前沿新材料作為發(fā)展重點，積極開發(fā)納米粉體、石墨烯等新材料。2014年9月，科技部發(fā)布“863科技發(fā)展計劃”，將石墨烯研發(fā)作為其中一個重點支持的內(nèi)容。2014年11月，國家發(fā)改委、財政部、工信部出臺了《關(guān)鍵材料升級換代工程實施方案》，明確到2016年，推動新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需的石墨烯等20種左右重點新材料實現(xiàn)批量穩(wěn)定生產(chǎn)和規(guī)?；瘧?yīng)用。

2015年以來，我國對石墨烯的政策支持力度更是明顯加碼。2月，工信部下發(fā)了《關(guān)于印發(fā)2015年原材料工業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展工作要點的通知》，要求制訂石墨烯等專項行動計劃，組建碳纖維、石墨烯、稀土等新材料產(chǎn)業(yè)聯(lián)合創(chuàng)新中心，重點突破共性技術(shù)、專用裝備、高端品種的制約。5月和10月，國務(wù)院分別發(fā)布了《中國制造2025》和《<中國制造2025>重點領(lǐng)域技術(shù)路線圖》，提出了石墨烯產(chǎn)業(yè)“2020年形成百億產(chǎn)業(yè)規(guī)模，2025年整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破千億”的發(fā)展目標(biāo)，對石墨烯中長期發(fā)展路線進行了部署，并納入《新材料產(chǎn)業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》。11月，國家工信部、發(fā)改委、科技部下發(fā)《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》，提出到2018年石墨烯材料制備、應(yīng)用開發(fā)、終端應(yīng)用等關(guān)鍵環(huán)節(jié)良性互動的產(chǎn)業(yè)體系基本建成，到2020年形成完善的石墨烯產(chǎn)業(yè)體系，實現(xiàn)石墨烯材料標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和低成本化。

在政策的鼓勵下，我國興起了一股石墨烯研發(fā)的熱潮。2011年，國內(nèi)石墨烯相關(guān)論文數(shù)量達278篇，2012年為494篇，2013年為718篇，2014年上升至914篇，2015年為1239篇。今年2月10日發(fā)布的《石墨烯產(chǎn)業(yè)專利分析報告（2017）》顯示：截至2016年9月，石墨烯技術(shù)全球?qū)＠暾埩繛?0452件，公開量為46928件，同比增長了44.92%。中國是全球石墨烯技術(shù)專利申請量最大的國家，累計申請量達24942件，公開22418件，同比增長了59.46%，對全球石墨烯產(chǎn)業(yè)專利申請數(shù)量起到了主導(dǎo)作用。全球排名前20的申請人中有8位是中國申請人，無論在申請人數(shù)量還是申請總量方面都居于絕對領(lǐng)先地位。

然而，當(dāng)前我國石墨烯的發(fā)展進程面臨冰火兩重天：一方面是石墨烯的研發(fā)全面鋪開，熱度不減；另一方面，石墨烯的應(yīng)用遇阻，相關(guān)技術(shù)遲遲無進展。

應(yīng)用技術(shù)成為了現(xiàn)階段制約石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域的主要障礙。中國石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長李義春對外表示，去年整個石墨烯產(chǎn)業(yè)銷售大概有5～6億元，鋰電領(lǐng)域約占2億元左右，但基本還是以導(dǎo)電添加劑為主的低檔次應(yīng)用，真正高端、革命性的應(yīng)用還沒有實現(xiàn)。

國家知識產(chǎn)權(quán)局、Wind數(shù)據(jù)庫資料，2015年中國專利申請數(shù)量達7925個，居全球第一。但從專利布局來看，企業(yè)和學(xué)校總占比達80%以上，公司占比遠(yuǎn)低于學(xué)校，這也說明了我國石墨烯企業(yè)掌握的技術(shù)資源很有限。

弗若斯特沙利文全球合伙人兼大中華區(qū)總裁王昕也表示，“中國的石墨烯雖然科研人員和成果數(shù)量大，但高精尖的原始科研成果還較少，大多采用跟蹤研究的方法，重大創(chuàng)新還比較少，研究成果還主要集中在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，高端應(yīng)用技術(shù)還相對薄弱?！?/p>

行業(yè)盈利模式缺乏

從國家層面而言，把石墨烯產(chǎn)業(yè)定位為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，把握石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展先機，毫無疑問具有重要戰(zhàn)略意義。過去一個階段政策的支持有力促進了石墨烯的技術(shù)研發(fā)，但接下來在產(chǎn)業(yè)化推進的過程中，如何改變研發(fā)與應(yīng)用脫節(jié)的現(xiàn)狀，還需要政府進一步做好引導(dǎo)。

盡管目前，我國已初步形成了以江蘇?。ǔＶ?、無錫、南京等地）為中心，寧波、青島、重慶、德陽、河北、北京等地較為活躍分散的石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。整個產(chǎn)業(yè)鏈中，下游企業(yè)逐漸居多，已經(jīng)有超過50 家的制備及相關(guān)應(yīng)用開發(fā)企業(yè)，市場競爭也在一定程度上集中于石墨烯規(guī)模化制備以及與下游商業(yè)化應(yīng)用的對接兩方面。

不過，因為應(yīng)用技術(shù)的水平較低，當(dāng)前石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域還相當(dāng)有限，下游的產(chǎn)業(yè)鏈及市場難以形成。同時，下游應(yīng)用的缺乏又反過來影響了技術(shù)的研發(fā)。這導(dǎo)致了上游制備企業(yè)的生存艱難，在整個石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)制備企業(yè)與下游應(yīng)用企業(yè)脫節(jié)明顯。

國內(nèi)許多從事石墨烯制備的企業(yè)面臨著尷尬的現(xiàn)狀：空有產(chǎn)能，卻很難賣出產(chǎn)品，大部分石墨烯企業(yè)無法找到穩(wěn)定的商業(yè)模式和盈利模式。

中國寶安旗下貝特瑞公司，早期進行關(guān)于石墨烯在儲能領(lǐng)域的研究，似乎仍在實驗室階段。對此，李義春表示，對新能源領(lǐng)域的石墨烯應(yīng)用總體看好，但很多企業(yè)做不出針對行業(yè)痛點、符合客戶需求的產(chǎn)品，加之電池產(chǎn)業(yè)鏈中多環(huán)節(jié)配合不利，實現(xiàn)商業(yè)化恐怕還需3到5年時間。

尤為值得關(guān)注的是，在應(yīng)用技術(shù)缺乏的情況下，有限產(chǎn)能的高品質(zhì)石墨烯材料也很難發(fā)揮作用?！安簧倨髽I(yè)購進石墨烯材料等相關(guān)產(chǎn)品后，不針對產(chǎn)品特性進行加工工藝的改變。在這種情況下，石墨烯材料即使品質(zhì)再高，也難以發(fā)揮其優(yōu)越性，造成‘材料好、用不好的現(xiàn)象屢屢出現(xiàn)?！?中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員、寧波墨西科技有限公司首席科學(xué)家劉兆平表示。

還有業(yè)內(nèi)專家直言，當(dāng)前石墨烯技術(shù)的研發(fā)，恰恰需要市場應(yīng)用來指明研發(fā)的方向。而當(dāng)前研發(fā)與應(yīng)用的斷裂，又反過來制約了石墨烯的技術(shù)研發(fā)?！爸挥械玫较掠螒?yīng)用需求的支撐，石墨烯產(chǎn)業(yè)才能真正散發(fā)出生命力和可持續(xù)性”，有石墨烯上游制備企業(yè)負(fù)責(zé)人表示。

目前石墨烯比較主流的制備方法有兩種：一種是氧化還原法；另一種是化學(xué)氣相沉積法（CVD法）【見圖表】。作為一種仍未真正走出實驗室的新材料，實際上，每一種都還難以突破臨界條件、將成本降低到可以碾壓替代材料的地步。因此目前石墨烯的下游應(yīng)用發(fā)展仍較緩慢，產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸在制備環(huán)節(jié)。

只有下游應(yīng)用反饋到科研方面——下游應(yīng)用商到底需要什么性能的產(chǎn)品，能夠接受的價格是怎樣，想要應(yīng)用于哪些領(lǐng)域，科研機構(gòu)才能更具針對性地進行研發(fā)。

供需雙側(cè)整合產(chǎn)業(yè)鏈上下游的資源

“當(dāng)前石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用存在的技術(shù)、市場以及成本三個方面主要問題已經(jīng)較明顯，比如關(guān)鍵性技術(shù)尚未獲得實質(zhì)性突破，下游應(yīng)用領(lǐng)域研發(fā)落后，產(chǎn)業(yè)應(yīng)用技術(shù)缺乏指導(dǎo)，前期研發(fā)投入資金量大且周期長等，但后續(xù)的政策路線該如何跟進才是關(guān)鍵?！币晃粯I(yè)內(nèi)專家表示。

工信部賽迪研究院原材料工業(yè)研究所所長肖勁松建議，“十三五”期間國家應(yīng)設(shè)立石墨烯發(fā)展專項計劃和專項基金，將石墨烯定為戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源；打通應(yīng)用環(huán)節(jié)，形成上下游一體化的產(chǎn)業(yè)鏈條；加快制定正確的技術(shù)路線和材料標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；做大做強采、選、冶一體的高科技龍頭企業(yè)集團，建立石墨烯產(chǎn)業(yè)基地；鼓勵和引導(dǎo)社會資本進入石墨烯產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

肖勁松他表示，“企業(yè)+研發(fā)機構(gòu)+孵化器+加速器”的發(fā)展模式尚在摸索起步階段，石墨烯產(chǎn)業(yè)化技術(shù)路線和產(chǎn)業(yè)化路線及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的階段目標(biāo)、重點任務(wù)、重大工程等仍需要進一步明確。

有業(yè)內(nèi)專家坦言，目前世界很多國家已將石墨烯定為一種戰(zhàn)略性新興材料，都想在石墨烯發(fā)展潮流中躋身前列，但誰能在研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用上率先取得突破，這取決于政策機制的融通，能否打通產(chǎn)業(yè)鏈的上下游，切實做到資源整合，以及能否靈活接納新事物、新理念。

縱觀歐美日韓等國，均有著完善的產(chǎn)學(xué)研合作機制，石墨烯產(chǎn)品的研發(fā)主體都是企業(yè)，高校及科研院所負(fù)責(zé)基礎(chǔ)開發(fā)，產(chǎn)品導(dǎo)入階段由企業(yè)負(fù)責(zé)，以產(chǎn)業(yè)應(yīng)用指導(dǎo)研發(fā)，促進科研成果有效轉(zhuǎn)化?！爱?dāng)前石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展，重點在下游應(yīng)用上發(fā)力。一方面要不斷加大研發(fā)投入，提高研發(fā)速度和研發(fā)深度，集中優(yōu)勢資源進行技術(shù)突破；另一方面還需加強與高校及科研院所合作，加速應(yīng)用產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化，并不斷開拓應(yīng)用市場，早日將實驗成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。

顯然，產(chǎn)業(yè)集群是官產(chǎn)學(xué)研合力整合資源鍛造產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)良土壤！中航工業(yè)正在著力打造的系列化石墨烯產(chǎn)業(yè)集群，或為石墨烯產(chǎn)業(yè)化樹立良好的模范。

不久前，中航工業(yè)、中航工業(yè)基礎(chǔ)院、中航工業(yè)航材院共同簽署中航石墨烯科技發(fā)展有限公司投資協(xié)議，該公司將集約中航工業(yè)優(yōu)勢資源，加快推動石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展進程，是系列化石墨烯產(chǎn)業(yè)集群的重要組成，是中航工業(yè)構(gòu)建石墨烯基礎(chǔ)研究、產(chǎn)品研發(fā)與孵化、融資和產(chǎn)業(yè)化的重要一環(huán)。與此同時，中航工業(yè)、中航工業(yè)航材院、西藏灃翌投資管理有限公司、深圳前海三六三投資管理有限公司、天津東麗經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)總公司五家單位簽署中航工業(yè)首個石墨烯控股產(chǎn)業(yè)化項目——中航防護科技有限公司的投資協(xié)議，該公司將落地天津東麗國家級經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，致力于打造成為國內(nèi)最大的專業(yè)化從事系列先進輕質(zhì)防護材料與制品開發(fā)和生產(chǎn)的國有控股公司。此外，中航工業(yè)還與天津市東麗區(qū)簽署石墨烯研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化落地合作協(xié)議，與紅鉆集團碳谷公司簽署合作協(xié)議，以促進石墨烯相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

中航工業(yè)副總經(jīng)濟師、戰(zhàn)略規(guī)劃與資本部部長李平介紹說，中航工業(yè)會在集團內(nèi)外引入戰(zhàn)略合作伙伴，實施成果轉(zhuǎn)化，著力打造系列化石墨烯產(chǎn)業(yè)集群，形成完整的石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈，重點開展石墨烯應(yīng)用基礎(chǔ)研究，新技術(shù)探索和新領(lǐng)域開拓。

由于目前國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈下游應(yīng)用的關(guān)鍵“痛點”還在于應(yīng)用市場還未打通，一些潛在的下游應(yīng)用企業(yè)并不知道石墨烯材料的運用可以極大改善產(chǎn)品性能，因此引導(dǎo)市場需求，推動下游應(yīng)用將成為石墨烯產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要任務(wù)。

對此，賽迪顧問提出：協(xié)調(diào)發(fā)改、經(jīng)信、科技、財政、國土、建設(shè)、商務(wù)和電力等部門聯(lián)合成立石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)導(dǎo)協(xié)調(diào)小組，瞄準(zhǔn)新能源及新能源汽車、新一代顯示器件、醫(yī)藥等領(lǐng)域，構(gòu)建石墨烯制品示范應(yīng)用推廣鏈；不斷優(yōu)化石墨烯終端產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境；對研發(fā)石墨烯終端產(chǎn)品的企業(yè)、創(chuàng)新產(chǎn)品，以及應(yīng)用終端產(chǎn)品的應(yīng)用企業(yè)從科研項目、政府采購、設(shè)備配置、財政補貼等方面予以傾斜支持，促進石墨烯材料生產(chǎn)企業(yè)與下游產(chǎn)業(yè)企業(yè)的良性互動，最終形成“料成材，材成器，器可用”的完整石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈。