石墨烯產業化 迷霧與困境

海川

在高速發展的同時，存在著不可忽視的問題，阻礙了其產業化進程，陷入泡沫化、低端化、應用乏力等困境。

被譽為“新材料之王”的石墨烯，因其強度高、韌性強、透光率高、重量輕、導電佳、導熱好的優異特性、極具吸引力的應用前景以及各國政府的大力支持，使得國內外產學研界和資本為之歡呼和瘋狂。

從政策角度看，當前已有不少國家和地區已經制訂了不同的石墨烯技術應用路線圖。如歐盟石墨烯旗艦計劃技術路線圖、韓國石墨烯產業市場路線圖等，都在為該產業發展指明方向，制定技術發展路徑。

我國也對石墨烯產業發展提供了強大的政策支持。無論是去年國務院發布的《中國制造2025》、《關于加快石墨烯產業創新發展的若干意見》，還是今年的《國家創新驅動發展戰略綱要》以及《國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》，都反復強調了石墨烯在戰略前沿材料中的關鍵地位，提出應在2020年形成完善的石墨烯產業體系，并預計到2025年其產業規模突破千億元。

在政策的引導和扶持下，中國石墨烯產業化加速前進。但我們也看到，目前中國石墨烯產業在高速發展的同時，存在著不可忽視的問題，這也阻礙了其產業化進程，陷入泡沫化、低端化、應用乏力等困境。

資本熱炒概念

近年來，石墨烯被炒得火熱，產業持續升溫，各路資本紛紛涌入。在經歷了2014年至2016年的高速發展后，石墨烯聯盟初步統計，截至2016年8月底，從事石墨烯研發、生產、應用等相關企業數量超過400家，約占全球石墨烯企業數量的3/4，主要集中在長三角、珠三角和京津冀魯區域。

中國碳谷科技集團首席專家戴加龍說，“現在，社會上炒作石墨烯概念非常嚴重，其噱頭意義遠大于實用價值。企業做研發、做產品、做市場，都得誠信。做到哪一步就說到哪一步，取得什么成果就介紹什么成果，‘放衛星——不切實際的虛報浮夸，不僅不能給石墨烯增光添彩，反而會給石墨烯抹黑。對石墨烯的發展來說，‘放衛星究竟是幫忙還是添亂、是補臺還是拆臺，結論應該是不言而喻的?，F在業界對石墨烯的概念大多停留在理論上，實際上在真實應用中石墨烯應該理解為：納米+二維材料+石墨烯自身的性能。”

華為董事長任正非曾罕見地接受媒體群訪，在數千字的專訪中，只有25個字談及石墨烯，“石墨烯將顛覆硅時代”轉瞬就被炒作為領袖人物傳遞的投資信號。一則《中國石墨資源20年內將耗盡，或成下一個稀土》報道，也讓石墨烯再次被資本市場熱捧。與石墨烯關系不大的石墨礦藏轉眼間套上了稀缺資源的屬性。

“人們能夠輕易從講故事中獲得財富，誰還會投資企業?！辟Y本對于石墨烯概念的炒作，不僅脫離了產業實際，甚至出現了偽科學傾向，尤其是“石墨烯的發展將依托于石墨資源”的說法讓業內人士倍感荒誕。

二維碳素科技公司總裁金虎表示，石墨烯是一種功能型材料，對工藝、設備要求很高，對資源消耗很少。雖然石墨烯最早是從石墨中發現的，但是產業化制備石墨烯薄膜主要是以甲烷、乙炔等含碳氣體為原料，目前石墨烯薄膜生產與石墨半點關系也沒有。

而石墨烯粉體雖然由石墨生產，但是對資源的耗費量很少。目前全球生產石墨烯所需的石墨只有1000～2000噸。即使未來石墨烯得到廣泛應用，生產規模擴大100倍，一個普通年產10萬噸的石墨礦就足以滿足全世界用量。更關鍵的是，在石墨烯粉體的生產中，石墨所占成本不到1%，完全可以采用人工石墨替代。

“資本市場將石墨烯的產業稀缺性和資源稀缺性進行混淆是完全的誤導?！苯鸹⒖嘈?。除了石墨烯和石墨混淆外，針對石墨烯材料的誤解比比皆是。

總體來說，石墨烯產業面臨的產業發展環境是冷熱不均。學術界、資本界、媒體的熱與產業界的冷。資本市場的熱度持續高漲，不少上市公司、投資機構涉足石墨烯概念股，賽富基金、經緯中國等風投機構積極投資石墨烯研發中試和產業化。政府招商的熱與落地配套政策的冷。目前很多地方政府對石墨烯項目和產業的發展興趣很高，招商不遺余力，出手大方。但是，石墨烯產業存在的很多問題是系統性問題，僅僅靠資金和創業團隊不能得到很好解決，石墨烯產業的環評、安全生產資質、廢料處理等方面沒有配套政策跟進。中國群眾式的熱和發達國家注重長遠的冷。我國的石墨烯研究基本上屬于自發性的群眾運動模式，一大堆人搶一塊很小的蛋糕，投入非常分散，缺少國家層面的全局性規劃，很難布局長遠的目標。而歐洲、美國、日本、韓國等許多國家和地區都進行了一系列相關研究，支持了許多項目，對推動產業發展做出了戰略部署。如歐盟就選定了石墨烯旗艦研究項目作為首批技術旗艦項目之一。

盡管石墨烯極有可能掀起一場席卷全球的顛覆性新技術新產業革命，但當前石墨烯制備技術還不成熟，缺乏技術標準，處于產業化突破前期，需要警惕過度的資本炒作會給產業帶來虛假繁榮的泡沫。

應用技術薄弱

石墨烯從2004年發現至今，其產業化實現了快速發展，但仍處于初步發展階段，關鍵在于石墨烯整個產業鏈到目前為止仍未實現貫通和整合。主要受限于石墨烯制法、轉移技術、打通下游應用等問題，要真正實現石墨烯的產業化，必須在這些方面取得進一步的突破。

對于國外發達國家來說，石墨烯產業主要處于拓展應用領域的研究階段，各大企業爭相在未來大規模應用前布局專利核心技術。以韓國為例，由于石墨烯在三星的主營業務領域均有著重大的應用前景，因此對于石墨烯的研究應用極為重視，不僅成立了自己的研發中心，還和韓國成均館大學合作，積累了大批石墨烯相關的技術專利。

而在美國擁有IBM、英特爾、波音等大公司，有利的創業環境催生了眾多小型石墨烯企業，形成了較為完整的產業鏈，覆蓋從制備及應用研究到石墨烯產品生產，直至下游應用全環節，加速了石墨烯的產業化和應用進程，產業布局呈多元化。

與海外三星、IBM、諾基亞、英特爾、波音、陶氏化學等大公司推動產業化應用不同，中國的石墨烯研發多集中于中小型公司，實力雄厚的大型企業較少參與。

在我國，石墨烯研究主要靠大學等科研單位推進，重科研輕應用，這樣容易導致石墨烯科研成果與未來市場需求脫節，對石墨烯產業化應用十分不利。

從科研角度看，中國的石墨烯研究處于世界領先位置。根據中華人民共和國知識產權局、Wind數據庫資料，2015年中國專利申請數量達7925個，居全球第一。而從專利布局來看，企業和學?？傉急冗_80%以上，公司占比遠遠低于學校，產業化進程提速有限。

我國雖然科研人員和成果數量大，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，重大創新還比較少，研究成果還主要集中在基礎研究領域，高端應用技術還相對薄弱。

清華大學深圳研究生院院長、碳材料專家康飛宇曾公開表示，我國雖然在石墨烯論文發表量上位居全球首位，但不少科研院所并不知道產業界到底要什么，科研和應用脫節問題突出。

目前我國約有400多家經營石墨烯業務的企業，將石墨烯作為主營業務的約70家，多呈小型、初創等特點。按經營業務劃分，還可進一步分為石墨烯粉體企業和石墨烯薄膜企業，前者數量約50家，后者約10家。

我國企業通常重視短期發展急于變現，對研發的投入也不夠。據了解，國內的石墨烯產品多為針對兩三年以內可以形成產業的應用。例如將石墨烯添加到現有材料里提升其性能。石墨烯的高端應用需要大量資金投入，而且風險很高，五年后才可能形成產業應用，國內民營企業很難有實力去進行布局。

所謂“高端應用”，是指具有高技術含量、高附加值的應用。石墨烯極高的導熱性、導電性、比表面積等優良特性，使其成為儲能、電子、光電器件的首選材料，這些也是石墨烯最有可能發揮決定性作用，成為不可替代的“超級材料”的應用場景。

2014年，全球芯片制造巨頭美國IBM公司推出了世界首個多級石墨烯射頻接收器，是迄今為止最先進的全功能石墨烯芯片，其傳輸速度是硅制芯片的千倍；同年7月，IBM宣布將在未來五年內，對石墨烯碳芯片技術投資30億美元的研發資金。

此外，韓國三星、LG集團近年也在柔性顯示器、觸控屏等領域與高校合作研發出了成果，相較于目前市場上最成熟的透明導電薄膜材料氧化銦錫（ITO），石墨烯的成本更低，柔韌性更佳，在柔性電子器件及可穿戴設備等應用十分具有發展潛力。

更為值得關注的是，應用技術突破難導致產業鏈下游尚未形成，很多宣稱能夠生產上百噸石墨烯的公司，空有產能，卻很難賣出產品。例如常州第六元素材料科技股份有限公司2013年11月，一條年產100噸氧化石墨（烯）的自動化生產線宣布投產，并預計2016年可年產1000噸粉體石墨烯，銷售收入超過6億元。

但根據2016年年中業績報告，2016年上半年凈利潤為-1367.27萬元，比去年同期下降38.83%。石墨烯粉體收入增加約122.71萬元，觸摸傳感器收入增加了322.77萬元，雖然產品下游市場應用逐步打開，但銷售遠不及預期。而常州二維碳素材料有凈利潤-521.4萬元，青島華高墨烯明細利潤-283.8萬元。

雖然從2015年開始下游廠商對于石墨烯的應用積極性大幅提升，但目前市場上大部分下游企業家對于石墨烯還停留在概念上，并不清楚怎么使用。不少企業購進石墨烯材料等相關產品后，不針對產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再高，也難以發揮其優越性，造成“材料好、用不好”的現象屢屢出現。

此外，從新材料到新產品轉變的周期較長，下游企業必須確保添加石墨烯材料的產品具有穩定性。拿電池生產企業舉例，一批產品約需3個月出試驗結果，同款產品要做5～6批穩定性試驗才能確定其穩定性，決定是否導入。

此外，一些企業粗制濫造生產的東西沒有人要，到處忽悠，使得市場對石墨烯的認知模糊，而當不成熟的產品盲目投放到市場，會帶有很大潛在風險，以電池生產為例，使用安全性究竟如何仍需要不斷測試。

只有得到下游應用需求的支撐，石墨烯產業才能真正散發出生命力和可持續性。下游應用反饋到科研方面，下游應用商到底需要什么性能的產品，能夠接受的價格是怎樣，想要應用于哪些領域，科研機構才能更具針對性地進行研發。

在中國“企業+研發機構+孵化器+加速器”的發展模式尚在摸索起步階段，石墨烯產業化技術路線和產業化路線及產業發展的階段目標、重點任務、重大工程等仍需要進一步明確和真正落實。

政府應該對重大高新技術項目給與更優惠的政策，激發企業推動科技創新的動力。同時，企業應該與高校等科研機構合作，共同推動技術發展，共同享受技術進步的成果。

在9月22日-24日舉辦的2016中國國際石墨烯創新大會上，工信部材料司巡視員呂桂新透露，下一步工信部將會同有關部門積極引導和扶持石墨烯產業發展，集中力量重點突破一批重點和應用的關鍵技術，重點突破石墨烯材料的標準化和低成本化，采取一條龍的模式將材料生產、應用開發、終端應用等環節串起來，積極推動石墨烯材料示范應用，構建應用產業鏈，加強石墨烯標準體系建設，搭建產業創新平臺。

低端產品盛行

在今年的2016中國國際石墨烯創新大會上，大會展出的眾多品類的石墨烯應用創新產品琳瑯滿目。除了多種石墨烯原材料外，還有很多新奇的石墨烯產品：有枕頭、電熱毯等床上用品，有護肩、護膝、護腰等健康產品，有內衣、襪子等服裝產品，有散熱器、充電寶等電子電器產品，還有輪胎等汽車產品。

石墨烯的發現者安德烈·海姆曾公開表示，中國石墨烯的產業化水平處于國際領先地位。但在2016年中國國際石墨烯創新大會上，他卻指出，中國目前推出的石墨烯產品普遍呈低端化特點，還沒有發揮石墨烯的“真正能量”。

這一前一后巨大評價落差的背后，折射的或許是石墨烯在中國日漸淪為“工業味精”的現實命運。

盡管當前石墨烯成為制鞋行業轉型升級的助推器，成功運用至鞋底、鞋墊，接下來還會將其用于鞋面，但與國外大企業應用于光電器件、傳感器、醫藥、環保材料等高端領域相比，依然改變不了石墨烯低端化應用的尷尬。

日前，貴人鳥鞋業與福建晉江市石墨烯產業技術研究院合作開發出一款石墨烯跑鞋，這雙鞋的重量僅約120克，相當于一袋方便面的重量。這款跑鞋鞋底加入石墨烯不僅增加彈性，還能增加韌性和抗撕力。從外觀上看，該跑鞋與普通運動鞋無異，但拿在手上卻十分輕盈。鞋底柔軟有彈性，其深灰色類似泡沫的部分就是用石墨烯材料制作而成。

晉江市石墨烯產業技術研究院首席科學家許志介紹，這雙跑鞋搭配的石墨烯殺菌鞋墊，不僅能抑制細菌、真菌，有效改善足部健康，同時舒適度和外觀都得到了提升。

此外，國內企業近幾年還相繼推出了石墨烯內衣褲、U形枕、輪胎、涂料、加熱片、移動電源、保健用品等產品，多將石墨烯粉體添加至各類產品中改善性能，應用領域極廣。但因用量較少且不發揮主要作用，石墨烯只能作為輔助材料使用，由此獲得了“工業味精”的稱號。

報道分析稱，受制于高端應用的長期高投入及高風險，國內中小型民營企業在高端領域少有布局，實力雄厚的大型國企對石墨烯這一新材料也缺乏積極性。

中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟秘書長李義春指出，與國外相比，中國企業在石墨烯高端應用上的投入差距巨大，相關的高端研發技術落后三年，研發成果已落后五年。因此，李義春建議，政府應在石墨烯高端領域的研發上加大資金支持力度。

大企業的定位相對高端，研發成果不易顯現。小企業的決策機制更為靈活，但受限于資金規模，小企業不太穩定，風險會更大，“一百家剩兩三家就不錯了，很多項目一看就判死刑了，很多投資石墨烯制備的都不太行?！?/p>

由于資金問題，從事石墨烯材料的小企業多從難度較小的應用做起，低端應用難度相對較小，更容易實現生產?！斑m度的挑戰性是必要的，如果太過低端就會拉低產業形象，降低產業門檻。” 東旭光電副總經理、上海碳源匯谷新材料科技有限公司董事長王忠輝說。

弗若斯特沙利文全球合伙人兼大中華區總裁王昕博士表示，“目前國內企業中除了兩家企業實現了應用于LED行業的石墨烯產品的小規模生產外，其余研究機構及企業均只能小批量生產，產品也主要用于研究機構的研究，且應用主要集中在復合材料、觸摸屏等少數應用，半導體等高端應用尚未開發?！?/p>

和歐美國家相比，我國在石墨烯研發和應用的投入方面有明顯差距，特別是高端應用上的資金投入，國內目前做得明顯不夠。這兩年不少地方政府對石墨烯產業都非常重視，許多地方都在建平臺、建基地。但對石墨烯產業的發展，地方政府還是要冷靜、理性對待，現在市場應用還處在非常初步的階段，不要一哄而上，造成低端產能過剩、高端產品缺乏的怪圈。