石墨烯商業(yè)化：迄今為止的歷程回顧

K． Ghaffarzadeh

IDTechEx公司(英國)

石墨烯并非新型材料，其商業(yè)化運行已有十多年，正變得越來越容易獲得和負擔得起，并最終形成了具有一定成交量的市場。本文基于IDTechEx公司有關(guān)石墨烯、碳納米管(CNTs)和其他2D材料的持續(xù)研究計劃，回顧石墨烯迄今為止的商業(yè)化發(fā)展并展望未來。

1 不同發(fā)展階段

第一階段為首批石墨烯公司成立之時，多數(shù)公司通過大力宣傳炒作以籌集資金或獲得大量的長期資助。幾乎每天都有新論文或新聞宣稱石墨烯是某些應(yīng)用或行業(yè)的革命性救星。此階段見證了第一輪大型投資，在此階段，企業(yè)首次嘗試建立了小型石墨烯生產(chǎn)設(shè)施，演示了石墨烯的許多性能并發(fā)布聲明。

在第二階段，石墨烯公司數(shù)量猛增，世界各地涌現(xiàn)出許多小而精的石墨烯企業(yè)。炒作和投資承諾，尤其是大規(guī)模的研發(fā)投資，釋放出石墨烯具有市場吸引力的信號，媒體也通過持續(xù)宣傳促使該信息傳播。事實上，大多數(shù)公司僅出售少量的高價石墨烯用于研究目的。無論是大型還是小型設(shè)備的供應(yīng)商，都表現(xiàn)積極，有些企業(yè)嘗試超越單純的性能展示，尋求真正的生產(chǎn)資格認證。但終端用戶對石墨烯的本質(zhì)和實際用途并不明確，供應(yīng)商也缺乏規(guī)模、經(jīng)驗和質(zhì)量控制，這些客觀事實阻礙了石墨烯的發(fā)展。此時，許多公司遭受“機會過剩”的紛擾，試圖在世界各地各種不相關(guān)的行業(yè)中追逐每一個可能的潛在優(yōu)勢。他們努力地集中精力，有效分配有限資源。

在下一階段，一些公司面臨艱難困境，試圖最終通過大量投資以克服“雞和蛋”難題。在此階段，公司數(shù)量繼續(xù)增加，盡管增加速度有所減緩。但與此同時，有跡象表明，部分公司掙扎之后默默退出。此時，供應(yīng)商和用戶對石墨烯產(chǎn)業(yè)已經(jīng)有了更加細致和現(xiàn)實的認識。用戶意識到了挑戰(zhàn)，放低了期望，尤其是在石墨烯的處理(分散)方面，同時也縮小了目標應(yīng)用的范圍。供應(yīng)商開始更加關(guān)注產(chǎn)品安全性、一致性及生產(chǎn)成本等因素。總之，此階段該行業(yè)處于虧損狀態(tài)，這導致人們擔心石墨烯充其量將成為缺乏光明前景的低價值替代品。

石墨烯行業(yè)繼續(xù)發(fā)展到第四階段。石墨烯的市場價值得到確切定位，盡管它在很大程度上仍是替代品，但人們對其前景充滿信心。石墨烯的生產(chǎn)工藝得到改進，采用了新方法，供應(yīng)的石墨烯的質(zhì)量和價格也有所提高。許多公司終于克服了對產(chǎn)品過早商品化的恐懼，開始降價，甚至不惜虧本供應(yīng)產(chǎn)品以滿足需求。一些國家如中國開始以主要參與者的身份出現(xiàn)在競爭格局中。這些新的參與者向市場發(fā)出信號，表示他們打算將石墨烯產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榱慨a(chǎn)且考慮成本的產(chǎn)業(yè)。在此階段，盡管全線營業(yè)收入同比增長，但由于成本(研發(fā)、產(chǎn)能等)的增長超過收入的增長，該行業(yè)仍處于虧損狀態(tài)。

目前石墨烯行業(yè)處于第五階段。多家公司已具備顯著產(chǎn)能，使石墨烯的應(yīng)用性越來越高。中國是當今石墨烯的主要生產(chǎn)地，占大部分市場份額。目前剝離法為最常見的石墨烯生產(chǎn)工藝，同時，一些歐洲和北美公司正力求重新平衡競爭格局，探索大規(guī)模生產(chǎn)石墨烯的方法。對許多公司而言，盡管價格與成本仍差異明顯，但石墨烯銷售價格已跌至100美元/kg以下，市場上基于產(chǎn)量和價格的競爭更加激烈。隨著一些資格認證過程的推進，產(chǎn)生了第一波顯著的商業(yè)消費浪潮，更多的資格審查程序仍在經(jīng)歷最后的難關(guān)。石墨烯仍為添加劑或替代品，但用戶有時間更好地探索其應(yīng)用空間，找到石墨烯能創(chuàng)造價值的、以往無法想象的細分市場。企業(yè)兼并整合越來越快，許多公司再次默默退出。收入繼續(xù)增長，但該行業(yè)仍處于虧損狀態(tài)。

2 未來不同發(fā)展階段

第六階段是關(guān)于不久的將來，已經(jīng)可預見到此新興階段的輪廓。該階段石墨烯需求將加速增長，從而使公司收入增加，產(chǎn)能利用率提高。這將促使供應(yīng)商進一步降低石墨烯價格。鑒于石墨烯的質(zhì)量差異，并不會出現(xiàn)統(tǒng)一價格。石墨烯能否在成本上超越多壁碳納米管，這是尚未得到證實的現(xiàn)實問題。企業(yè)兼并整合將加快并導致更多的小型生產(chǎn)企業(yè)退出，同時涌現(xiàn)出大型生產(chǎn)企業(yè)。這種市場現(xiàn)象并非靜態(tài)的，新的參與者將持續(xù)加入，且很可能是以應(yīng)用開發(fā)商而非石墨烯生產(chǎn)商的身份進入市場。這種趨勢產(chǎn)生于石墨烯的應(yīng)用價值和價格可承受性的提升。這一階段將出現(xiàn)首次盈利跡象。

在第七階段，收入增長將從2021/2022年度開始加速。屆時許多資格認證過程將改變。無論是供應(yīng)商還是用戶，都將擁有廣泛的經(jīng)驗積累。合適的應(yīng)用將得以證實，石墨烯將具有更高的性能和成本競爭力。此階段將是產(chǎn)量和收入增長的階段，最終該行業(yè)進入盈利期。

本文所述7個階段(表1)基于IDTechEx公司的研究報告《石墨烯、2D材料和碳納米管：2018—2028年的市場、技術(shù)和機遇》。該報告對石墨烯、碳納米管和2D材料進行了全面分析，并提供了詳細的技術(shù)報告，對產(chǎn)品過去、現(xiàn)在和未來的價格和生產(chǎn)能力進行了最新評估，并進行了有見地且很關(guān)鍵的應(yīng)用分析及按應(yīng)用細分的10年細分市場預測，該報告還涵蓋了行業(yè)參與者的意見。

表1 石墨烯商業(yè)化過程演變的不同階段