石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀

石墨烯是由碳原子緊密堆積而成的二維晶體础嫡，是目前已知的最薄也最堅硬的納米材料，具有超薄、超輕错沽、超柔韌、超高強度、超強導(dǎo)電性司光、優(yōu)異的導(dǎo)熱和透光性等特性，集透光性好悉患、導(dǎo)熱系數(shù)高残家、電子遷移率高、電阻率低购撼、機械強度高等多種優(yōu)異性能于一身跪削，在電子學(xué)、光學(xué)迂求、磁學(xué)碾盐、生物醫(yī)學(xué)、催化揩局、儲能和傳感器等諸多領(lǐng)域有著廣闊而巨大的應(yīng)用潛能,是主導(dǎo)未來高科技競爭的超級材料毫玖，被稱為“黑金”、“新材料之王”。自2010年兩位發(fā)現(xiàn)者獲得諾獎之后付枫，全球就掀起了石墨烯制備烹玉、改性和應(yīng)用的研究熱潮，并被產(chǎn)業(yè)界阐滩、各國政府二打、國際知名大企業(yè)和公眾寄予無限的希望。   　　一掂榔、全球石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況   　　各國紛紛布局石墨烯继效，搶占產(chǎn)業(yè)制高點。   　　石墨烯作為一種新型的二維納米材料装获，因其優(yōu)異的性能在電子信息瑞信、新材料、新能源穴豫、生物醫(yī)藥凡简、環(huán)境保護等諸多領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛能和革命性變革，世界各國和跨國企業(yè)紛紛投入巨資加強石墨烯的研發(fā)精肃、生產(chǎn)和應(yīng)用秤涩，以期占搶占產(chǎn)業(yè)制高點。   　　目前司抱，全球已有80多個國家投入石墨烯的研發(fā)溉仑、生產(chǎn)。美國状植、歐盟浊竟、日本、韓國等相繼發(fā)布或資助了一系列相關(guān)研究計劃和項目津畸。特別是歐盟制定了石墨烯旗艦計劃振定，計劃投入10億歐元。全球石墨烯研發(fā)肉拓、生產(chǎn)綜合實力最強的前三甲是美國后频、日本、中國暖途。不僅如此卑惜，IBM、英特爾驻售、陶氏化學(xué)露久、三星等國際知名跨國企業(yè)紛紛將石墨烯及其應(yīng)用技術(shù)作為長期戰(zhàn)略發(fā)展方向，而且還涌現(xiàn)出了大批專門從事石墨烯研發(fā)欺栗、生產(chǎn)和應(yīng)用的機構(gòu)和企業(yè)毫痕。   　　正處于概念導(dǎo)入期征峦、產(chǎn)業(yè)化突破前期。   　　實驗室成果和專利產(chǎn)品要成為商品消请，一般需要經(jīng)過5個階段：實驗室研發(fā)——實驗工廠(小試)——示范生產(chǎn)線(中試)——示范工廠——規(guī)睦赴剩化生產(chǎn)，每個階段都不可或缺臊泰，并且都潛在著風(fēng)險蛉加，不可能一蹴而就，這個過程需要10年缸逃、20年七婴、甚至更長時間。比如察滑，硅材料歷經(jīng)了20多年、碳纖維堅持了半個多世紀(jì)修肠。   　　從Gartner的技術(shù)成熟度曲線來看贺辰，石墨烯產(chǎn)業(yè)總體上正處于概念導(dǎo)入期、產(chǎn)業(yè)化突破前期嵌施，正從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化饲化。目前以石墨烯粉末(體)為原料的低端產(chǎn)品，如功能涂料吗伤、復(fù)合材料吃靠、電極材料和結(jié)構(gòu)增強型材料等，雖然部分已初步產(chǎn)業(yè)化足淆，但規(guī)模小巢块、技術(shù)含量不高、附加值較低巧号。   　　而以石墨烯薄膜為原料的高端產(chǎn)品族奢，如微電子材料和顯示屏薄膜材料等，或處于實驗室階段丹鸿，或處于中試階段越走，短時間內(nèi)均難以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。歐美等發(fā)達國家認(rèn)為靠欢，目前石墨烯技術(shù)成熟度還在1-4級廊敌，尚不適宜大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。   　　二门怪、我國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀及存在的問題   　　全球石墨烯研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化最為活躍的國家之一骡澈。   　　我國高度重視石墨烯的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。上至國家領(lǐng)導(dǎo)人掷空，下至地方政府秧廉、媒體伞广、企業(yè)和普通老百姓都十分關(guān)注石墨烯及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進展。國家自然基金委疼电、科技部嚼锄、國家發(fā)改委、工信部等相關(guān)部委都高度重視石墨烯的研發(fā)蔽豺、生產(chǎn)與應(yīng)用区丑，不斷加大投入和支持力度。目前已經(jīng)有幾百家科研機構(gòu)和公司從事石墨烯材料及其相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)修陡。   　　我國石墨烯技術(shù)創(chuàng)新成果頻出沧侥，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展勢頭迅猛，走在世界前列魄鸦。據(jù)統(tǒng)計宴杀，截止2016年底，我國石墨烯專利申請量占全球68.2%拾因，85%以上的理工科學(xué)校都有石墨烯相關(guān)的研究團隊旺罢，有的高校甚至一個學(xué)校就多達10多個研究團隊。2017年绢记，兩項石墨烯研究成果獲得國家科技進步獎扁达。不僅如此，我國從事石墨烯研發(fā)蠢熄、生產(chǎn)的企業(yè)數(shù)也是全球最多跪解。   　　截至2017年2月底，全國在工商登記注冊的石墨烯企業(yè)2509家签孔，僅2016年一年就新增457家叉讥。我國石墨烯應(yīng)用產(chǎn)品上百種，但是得到市場認(rèn)可的寥寥無幾饥追。資本市場也紛紛拿石墨烯進行炒作节吮，一些投資機構(gòu)和上市企業(yè)紛紛進軍石墨烯領(lǐng)域。目前涉及石墨烯概念股將近40-50家判耕。各地政府紛紛通過制定產(chǎn)業(yè)規(guī)劃透绩、建立產(chǎn)業(yè)園區(qū)、設(shè)立重點科技專項和產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)基金壁熄、建立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟帚豪、組建研究院和出臺扶持政策等措施，支持石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展草丧。   　　據(jù)粗略統(tǒng)計狸臣，截至目前，全國石墨烯產(chǎn)業(yè)園區(qū)昌执、研究院等多達37家;幾乎每個月都有1-2場石墨烯相關(guān)的會議烛亦、論壇等诈泼。近年來，石墨烯也受到各種媒體的熱捧煤禽，關(guān)于石墨烯的各種報道鋪天蓋地铐达，頻繁進入人們的眼球，充斥著“一片藍海”檬果、“帶來萬億級市場”瓮孙、“顛覆性革命”、“充電十分鐘选脊，可跑1000公里”杭抠、全面代替硅材料等言過其實、過分夸大石墨烯性能的標(biāo)題恳啥。   　　產(chǎn)業(yè)低端化發(fā)展苗頭初顯偏灿。   　　與美、日钝的、韓等發(fā)達國家相比翁垂，我國石墨烯研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展基本處于產(chǎn)業(yè)鏈和價值鏈的低端，雖然資本界扁藕、學(xué)術(shù)界、媒體界等“熱情高漲”疚脐，但無法掩蓋上游材料生產(chǎn)企業(yè)盲目擴大產(chǎn)能亿柑，下游應(yīng)用集中在附加值低的產(chǎn)品、低端產(chǎn)能擴張過快棍弄、產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重等問題望薄，已經(jīng)初步顯示出“低端化“發(fā)展的苗頭。   　　主要表現(xiàn)在：專利“重量輕質(zhì)”呼畸。雖然我國石墨烯專利申請量超過全球申請總量半數(shù)以上痕支，穩(wěn)居全球首位，但存在實用新型專利多蛮原、原創(chuàng)基礎(chǔ)專利少卧须，國內(nèi)專利多、國際專利少儒陨，高校專利多花嘶、企業(yè)專利少的現(xiàn)象。下游“優(yōu)材低用”蹦漠。目前下游應(yīng)用多集中在粉體(類石墨烯)領(lǐng)域椭员，產(chǎn)品主要是石墨烯智能保暖理療暖貼、石墨烯發(fā)熱服裝笛园、石墨烯織物等輕應(yīng)用隘击，同質(zhì)化現(xiàn)象十分嚴(yán)重侍芝，即將石墨烯作為改性添加劑應(yīng)用于涂料、復(fù)合材料埋同、動力電池等規(guī)模大但對石墨烯的品質(zhì)要求并不高的領(lǐng)域州叠，產(chǎn)品附加值不高，在晶體管莺禁、傳感器留量、柔性觸摸屏、可穿戴設(shè)備哟冬、環(huán)境治理等高端應(yīng)用領(lǐng)域偏少楼熄。環(huán)保“隱患猶存”。目前的制備技術(shù)普遍存在能耗浩峡、水耗大和工藝不環(huán)保等問題可岂，對生態(tài)環(huán)境保護存在較大隱患。   　　面臨技術(shù)翰灾、市場缕粹、成本三大產(chǎn)業(yè)化制約瓶頸。   　　目前纸淮，石墨烯雖然已經(jīng)走出了實驗室平斩，但是大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用仍然面臨著很多制約因素。   　　首先是技術(shù)問題咽块。包括制備绘面、分散、應(yīng)用和環(huán)保等關(guān)鍵技術(shù)和裝備都尚未突破侈沪。雖然目前石墨烯制備技術(shù)已經(jīng)有20多種揭璃，但規(guī)模化亭罪、低成本瘦馍、高品質(zhì)和大尺寸的宏量制備技術(shù)尚未取得實質(zhì)性突破，難以滿足工業(yè)化量產(chǎn)的需求应役。材料的分散技術(shù)情组，以及與下游工藝、工程化應(yīng)用相結(jié)合的技術(shù)等都還制約著產(chǎn)業(yè)化進程箩祥。   　　其次是市場問題呻惕。雖然目前各種應(yīng)用產(chǎn)品層出不窮，百花齊放滥比，但是缺乏真正的高品質(zhì)亚脆、高附加值和體現(xiàn)石墨烯獨特性能的殺手锏級產(chǎn)品，絕大多數(shù)只不過是對傳統(tǒng)材料進行改性或者努力替代已經(jīng)成熟的材料盲泛，經(jīng)過改性后的材料性能提升并不明顯濒持，或者石墨烯并不是非添加不可键耕，個別甚至在添加之后出現(xiàn)不良后果，難以得到市場認(rèn)可柑营。一些研究機構(gòu)或企業(yè)號稱取得了突破進展屈雄，也只不過是做出了樣品或?qū)嶒炇耶a(chǎn)品，根本沒有形成商品官套。目前大多數(shù)石墨烯生產(chǎn)企業(yè)還主要是給科研機構(gòu)或下游應(yīng)用企業(yè)提供石墨烯試用品酒奶。如果下游應(yīng)用市場沒有激活，石墨烯就很難產(chǎn)業(yè)化奶赔。   　　三是成本問題惋嚎。目前大多數(shù)企業(yè)尚處于小批量生產(chǎn)的探索階段，還不能形成穩(wěn)定的規(guī)恼拘蹋化生產(chǎn)能力另伍，沒有資金的回籠;且企業(yè)前期的研發(fā)投入資金量大、周期長绞旅，應(yīng)用市場沒有打開摆尝，所以不論是材料本身，還是應(yīng)用產(chǎn)品的成本都很高因悲，這都阻礙了石墨烯進一步走向市場堕汞。   　　此外，石墨烯產(chǎn)業(yè)化之路還存在其他一些障礙晃琳。比如讯检，石墨烯在某些性能方面本身也存在競爭性材料，如碳纖維蝎土、碳納米管视哑、硅材料绣否、石墨烯粉體等誊涯。石墨烯制備還存在著環(huán)境風(fēng)險。氧化石墨烯制備過程中需要大量的酸蒜撮、堿暴构，材料本身具有較強的穩(wěn)定性和極易擴散，對環(huán)境具有較大的風(fēng)險段磨。石墨烯的標(biāo)準(zhǔn)缺乏取逾，加之一些誤導(dǎo)，使得人們對石墨烯還存在認(rèn)知上的誤區(qū)苹支，如片面夸大石墨烯的微觀性能砾隅、將“類石墨烯”石墨烯化(如將石墨烯、氧化石墨烯债蜜、石墨粉體等混為一談)晴埂、石墨烯必須依托石墨資源等究反。   　　三、推進我國石墨烯產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的對策建議   　　國內(nèi)外學(xué)者和產(chǎn)業(yè)界都認(rèn)為石墨烯是一種新型的二維碳材料儒洛，看好其廣闊的應(yīng)用前景精耐。我國有著豐富的石墨資源，國家高度重視石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展琅锻，在研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面走在前列卦停。但是，在媒體恼蓬、資本的熱炒下惊完，石墨烯也呈現(xiàn)出產(chǎn)業(yè)化虛假繁榮的泡沫和低端化趨勢，市場化應(yīng)用頻頻遇冷滚秩，遭到了人們的質(zhì)疑专执。如果人們被鼓噪起來的熱情和厚望遲遲得不到兌現(xiàn)或者幻滅，最終將導(dǎo)致石墨烯產(chǎn)業(yè)陷入納米郁油、超導(dǎo)等材料的命運本股，狂熱之后是徹底地逃離、失望和不信任桐腌，這對石墨烯的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化將是致命的打擊拄显。   　　石墨烯作為一種新材料，從發(fā)現(xiàn)到大規(guī)模應(yīng)用案站，是一個循序漸進的過程躬审，不可能一蹴而就，需要遵循“料-材-器-用”的規(guī)律和新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律蟆盐，更需要扎扎實實的不懈努力和鍥而不舍的創(chuàng)新精神承边、工匠精神。   　　(一)加強頂層設(shè)計和政策引導(dǎo)   　　一是要重新審視和評估我國石墨烯發(fā)展方向和階段石挂。在深入研究美國博助、歐盟、日本痹愚、韓國等國家的石墨烯發(fā)展策略富岳、重點方向、研發(fā)布局等拯腮，把握國際研究的主流方向窖式，對我國石墨烯的研發(fā)方向進行重新審視，避免方向的錯誤和偏差.   　　二是將石墨烯重點研究方向與制造業(yè)強國戰(zhàn)略相統(tǒng)一.圍繞新一代信息技術(shù)动壤、航空航天裝備萝喘、節(jié)能與新能源汽車、生物醫(yī)藥等重點領(lǐng)域發(fā)展需求，聚焦重點阁簸，從國家層面進行前沿性和戰(zhàn)略性方向弦蹂、專利和產(chǎn)品的布局，而對于那些技術(shù)含量不高的產(chǎn)品强窖、技術(shù)交給市場凸椿。   　　三是遵循相應(yīng)的科學(xué)規(guī)律和階段性特征，加強頂層設(shè)計和政策指導(dǎo)翅溺。制定相應(yīng)的發(fā)展戰(zhàn)略脑漫、規(guī)劃和路線圖，對各階段的發(fā)展目標(biāo)咙崎、產(chǎn)業(yè)布局优幸、重點企業(yè)培育、關(guān)鍵技術(shù)突破褪猛、下游應(yīng)用行業(yè)网杆、政策等進行統(tǒng)一部署，合理規(guī)劃產(chǎn)能和發(fā)展路徑伊滋，推進石墨烯差異化碳却、特色化、集群化發(fā)展笑旺，避免低端同質(zhì)化重復(fù)建設(shè)昼浦。   　　四是加強專利的前瞻布局和質(zhì)量提升。加強石墨烯專利申請前的評估筒主、細化專利鼓勵政策关噪、建立完善公眾專利審查制度、加強專利授權(quán)事后審查等乌妙，提升專利質(zhì)量和水平;引導(dǎo)實力較強的研究院所聯(lián)合企業(yè)加強專利的前瞻性使兔、系統(tǒng)性布局，尤其在半導(dǎo)體器件藤韵、醫(yī)療健康虐沥、環(huán)境領(lǐng)域(如海水淡化、污水處理等)荠察、基因測序等高技術(shù)含量領(lǐng)域進行專利布局置蜀。   　　五是盡快研究制定石墨烯技術(shù)成熟度路線圖.對技術(shù)進行成熟度評價和重點企業(yè)技術(shù)成熟度奈搜、經(jīng)營狀況悉盆、產(chǎn)品銷售等進行評估，科學(xué)評判其產(chǎn)業(yè)化階段性和發(fā)展前景馋吗，避免盲目樂觀焕盟，過度炒作。堅決制止一蹴而就、急功近利和投機心理脚翘，樹立嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實灼卢、堅持不懈的工匠精神，引導(dǎo)媒體正確地宣傳来农。   　　(二)推動制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)的突破   　　整合各類創(chuàng)新資源鞋真，建立國家級石墨烯創(chuàng)新中心，制定技術(shù)創(chuàng)新目錄和技術(shù)突破路線圖沃于，對材料制備技術(shù)涩咖、清潔生產(chǎn)技術(shù)、下游高端應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)加強攻關(guān)繁莹。設(shè)立石墨烯產(chǎn)業(yè)基金檩互，采用政策性財政支出和社會資本共同參與的模式，加快關(guān)鍵技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化咨演，尋找殺手锏級的高端應(yīng)用領(lǐng)域闸昨、方向和產(chǎn)品。   　　(三)加快石墨烯標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)   　　一是加強國際交流合作薄风。積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)制定饵较，制定與國際接軌的石墨烯材料標(biāo)準(zhǔn)體系。   　　二是盡快研究制定一批國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)遭赂，建立標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系告抄。包括相關(guān)產(chǎn)品定義、檢測和使用標(biāo)準(zhǔn)嵌牺、行業(yè)規(guī)范條件打洼，從產(chǎn)業(yè)布局、生產(chǎn)工藝與裝備逆粹、清潔生產(chǎn)募疮、質(zhì)量管理等方面加以規(guī)范。   　　三是加強對石墨烯領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)制定工作的財政扶持僻弹，鼓勵有條件的企業(yè)和研究機構(gòu)參與制定工作阿浓，尤其是目前技術(shù)成熟度高、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用較為成熟的復(fù)合材料蹋绽、防腐涂料芭毙、鋰離子電池等下游應(yīng)用領(lǐng)域，其標(biāo)準(zhǔn)的的制定更要提高相關(guān)應(yīng)用企業(yè)的參與度卸耘。   　　(四)搭建政產(chǎn)學(xué)研產(chǎn)業(yè)發(fā)展平臺   　　出臺扶植石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展相關(guān)政策退敦，加強政策引導(dǎo)，營造良好的發(fā)展環(huán)境;加強技術(shù)研發(fā)和人才培養(yǎng);鼓勵企業(yè)創(chuàng)新蚣抗，加強企業(yè)與高校侈百、科研機構(gòu)的緊密合作，成立企業(yè)技術(shù)中心，搭建產(chǎn)學(xué)研合作平臺钝域，形成以企業(yè)為主體讽坏、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系，聚焦重點產(chǎn)品例证，完善重點產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈路呜，刺激重點產(chǎn)品的市場需求，加快重點產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化進程;鼓勵地方創(chuàng)立石墨烯專業(yè)園區(qū)织咧，建設(shè)完善公共服務(wù)平臺拣宰，發(fā)揮專業(yè)園區(qū)在產(chǎn)學(xué)研合作中的載體作用，形成產(chǎn)業(yè)孵化培育體系烦感，推動科研成果的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化巡社。   　　(五)培育領(lǐng)軍型企業(yè)和人才   　　充分發(fā)揮產(chǎn)業(yè)政策和財政資金的引導(dǎo)作用，鼓勵社會資本參與手趣，以培育具有國際競爭力的企業(yè)為目標(biāo)晌该，選擇少數(shù)真正有創(chuàng)新實力的企業(yè)進行重點培育，促進人才绿渣、資源朝群、資本向優(yōu)勢企業(yè)集中;加強企業(yè)高端人才隊伍建設(shè)，結(jié)合國家“千人計劃”和國際合作項目等中符，幫助優(yōu)勢企業(yè)引進能夠帶來核心技術(shù)的高端人才或技術(shù)團隊姜胖，建立健全高端人才保障機制。