江蘇常州先進碳材料產業發展路徑研究

周伶俐 任文媛

【關鍵詞】先進碳材料;產業集群;發展路徑;常州

【中圖分類號】F426.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2021）07-0011-04

0 引言

材料歷來是國民經濟和社會發展的重要物質基礎。20世紀80年代掀起以高技術群為代表的新技術革命，其中新材料、信息技術和生物技術被列為新技術革命的重要標志。當前，碳材料技術與納米技術、生物技術、信息技術相互融合，結構功能一體化、功能材料智能化趨勢明顯[1]。21世紀被稱為“碳世紀”，目前已形成規模應用的碳材料主要有特種石墨、碳纖維、c/c復合材料等，更高端的石墨烯和碳納米材料也已處于突破階段[2]。

日本、美國、德國等發達國家高度重視碳材料產業的培育和發展，紛紛制定優先發展戰略，加大研發投入，在基礎研究、應用基礎研究、技術商品化、生產制造等方面都居世界領先地位。我國也奮起直追，高度重視碳材料產業發展。在《中國制造2025》中，明確了我國對碳材料的需求和未來碳材料的發展方向。江蘇省于2018年出臺《關于加快培育先進制造業集群的指導意見》，將石墨烯、碳纖維和納米材料等重點領域的前沿新材料納入13個重點培育的先進制造業集群之一。目前，常州先進碳材料產業已具備良好的基礎，石墨烯、碳纖維等細分產業技術走在全國前列。為進一步培育和形成具有常州特色及有較強市場競爭力的碳材料產業集群，深入研究其發展路徑，對打造常州產業名片的“東方碳谷”，建設碳材料產業高地，引領帶動常州乃至江蘇產業新一輪創新發展，具有十分重要的現實意義。

1 世界碳材料發展分析

基于常州先進碳材料現狀基礎，本課題選取石墨烯、碳纖維及復合材料進行重點介紹。

1.1 國內外碳材料產業發展狀況分析

1.1.1 石墨烯

自英國科學家發現石墨烯并獲得諾貝爾物理學獎以來，國際上各類研究和產業化發展持續升溫，很多國家紛紛從戰略層面對石墨烯進行部署，密集發布相關政策進行系統布局，提供大量資金對石墨烯行業進行系統支持，希望在新一輪的競爭中搶占石墨烯產業發展制高點。當前，全球石墨烯研發進展不斷加快，其中歐洲偏理論研究，美韓兩國原創應用多，產業基礎好，中國產業化規模最大，產業集群效應顯著[3]。當前，發達國家聚焦石墨烯功能器件研發和應用：歐美企業占據全球石墨烯產業鏈關鍵環節，石墨烯制備技術及復合材料、核心電子元件等應用產品保持領先優勢，亞洲石墨烯應用市場前景向好。我國石墨烯產業起步較早，產業鏈初步形成，整體呈現出蓬勃發展的勢頭。下游生產企業已經有能力參與全球石墨烯市場的競爭，并在石墨烯的研究和生產等方面取得較為領先的優勢，是我國為數不多的能與國際先進國家基本處于同步階段的新型產業。2015年以來，我國石墨烯產業發展勢頭迅猛，2017年進入了新時代，2019年延續增長，市場規模達120億元，未來石墨烯散熱材料將受益于5G智能終端的驅動保持高漲[4]。

1.1.2 碳纖維及復合材料

據德國碳復合材料協會（CCev）報告，2018年全球市場對碳纖維的需求量為78 500 t，2010—2018年復合年增長率為11.45%;2018年全球碳纖維市場規模約28.8億美元;2013—2018年復合年增長率為11.10%。與此相對照，2018年全球理論上的現有產能已達149 300 t/a，較2017年增長9.4%，市場出現了明顯的產能過剩[5]。就地區而言，碳纖維產能世界前三位分別為美國（45 000 t/a，30%）、日本（27 100 t/a，18%）和中國（17 300 t/a，12%）。我國高度重視高性能纖維及其復合材料技術的發展，近年來，國內有大量資本涌入這一行業，現已初步形成以山東、江蘇和吉林等地為主的碳纖維產業聚集地，培育了“光威碳纖”“中復神鷹”“江蘇恒神”“威海拓展”等碳纖維生產骨干企業和一批碳纖維復合材料及制品企業。其中，T300級已達國外同類產品的水平;T700級、T800級碳纖維已實現工業化生產;T1000級和M55J級碳纖維關鍵技術實現突破;當前，國內碳纖維產品基本滿足了體育休閑、交通工具等民用領域的應用，初步滿足國防軍工、航空航天領域的急需。值得關注的是，2017年11月，中國康得集團投資500億元建立康得碳谷項目，將在2023年建成年產6.6萬t高性能碳纖維項目，屆時將成為全球產能最大的高性能碳纖維生產基地。

1.2 國內典型城市發展先進碳材料的競爭力分析

1.2.1 石墨烯

據前瞻產業研究院不完整統計，截至2017年3月全國各地有21家在建或已建成的石墨烯研究院或產業基地，包括常州、無錫、重慶、北京、青島等先發城市，地方政府的相關財政資金也有望在未來幾年達到千億元的規模[6]。目前，國內石墨烯產業大多分布在東部沿海一帶，尤其是長三角、珠三角、京津冀魯聚合區，主要以常州、寧波、深圳、北京、青島和重慶等地區為主。其中，常州——領跑全國的產業標桿;北京——技術創新國內領先;寧波——積極創新的價值高地;深圳——前景廣闊的應用市場;青島——積極推進石墨烯應用產業化發展;重慶——電子信息產業發展迅速。

1.2.2 碳纖維及復合材料

吉林是碳纖維產業鏈條國內最完整的地區，擁有多年從事碳纖維生產技術研發的“中油吉化”“中鋼集團吉林碳素”“吉林奇峰”等國有企業和近年來崛起的專門進行碳纖維及下游產品生產的“吉研高科”“吉林碳谷碳纖維”等民營企業，現已形成碳纖維研發創新能力最強、綜合生產能力最大、產品品種及規格最多、上下游配套、產業鏈銜接良好的產業集群，具有國內其他地區無法比擬的優勢。江蘇占據中國碳纖維半壁江山，作為我國碳纖維及復合材料發展的重要基地，江蘇是高性能碳纖維產業發展大省，在國內具有優勢地位，并逐漸具有一定的國際競爭力。現已初步形成包括碳纖維研發、生產、應用、檢測評價和標準化的完備產業鏈，擁有一批創新能力強、具有自主知識產權的龍頭企業，如“中復神鷹”“江蘇恒神”“南京玻纖院”“中簡科技”等。江蘇省很多城市都將發展碳纖維等高科技纖維列入當地發展規劃，南京、常州、無錫等城市基本實現碳纖維中下游產業化發展。

2 常州先進碳材料產業基礎和發展現狀

常州作為長江三角洲地區的重要城市，經濟社會發展已積聚了一定的轉型發展實力。近年來，在市、區等各級政府的大力扶持和業內企業的不斷努力下，常州先進碳材料產業保持良好發展勢頭，市場規模持續擴張，經濟效益顯著。據不完全統計，2018年全市先進碳材料產業實現產值127億元，同比增長21.2%。

2.1 石墨烯

常州是國內強力發展石墨烯產業最早的城市之一。2011年以來，以建設江南石墨烯研究院為契機，在石墨烯技術研發、成果轉化和產業化推進等方面形成較強的先發優勢，奠定了扎實的產業基礎，被社會各界公認為全國石墨烯產業發展的領頭羊。常州集聚相關企業超過130家，創造了10多項“全球第一”，涌現了一大批石墨烯行業的領軍企業，如石墨烯粉體領軍企業——“第六元素”，石墨烯薄膜領軍企業——“二維碳素”，石墨烯裝備領軍企業——“國成科技”，石墨烯加熱領軍企業——“烯旺科技”，石墨烯環保領軍企業——“碳星科技”等，行業龍頭企業占全省的80%以上，企業數量居全國之首，形成涵蓋石墨烯設備研發、原料制備與應用研究、產品生產、下游應用等較為完整的產業鏈，初步形成石墨烯產業集群。2018年，常州實現石墨烯相關產業產值約30億元，處于全國領先地位，已成為石墨烯原材料制備高地和應用產業化基地。

2.2 碳纖維及復合材料

經過多年培育及引進，常州市現已擁有一批具有自主知識產權與核心競爭力的龍頭企業，基本形成從原絲生產—復材成型—裝備制造—終端產品及相關配套的產業鏈。在產業鏈產品領域中，形成高性能T700/T1000級碳纖維（“中簡科技”）、碳纖經編/碳玻混編增強材料與制件（“宏發縱橫”）、中間相瀝青基碳纖維（“華達化工”）、新能源客車用碳玻復材構件（“新創智能科技”）、碳纖維編織機械及復合材料成型設備（“八紡機”）、復合材料用樹脂（“華科聚合物”）、下游應用（“北汽常州”“東風風度”“新譽宇航”等）等多家具有一定實力的企業，產業集聚效應明顯。常州碳纖維產品在國防軍工及高性能民用工業領域應用成效顯著，其中軍用方面，率先實現T700級穩定批量生產，并成功應用于我國航空航天八大型號。民用方面，實現風電行業復合材料織物市場30%的占有率、國內市場占用率排名第一，設計制造國內首輛輕量化模塊大巴并通過路試，建設國內首個工業4.0智能化碳纖維復合材料車體綜合基地。

2.3 存在不足

雖然常州碳材料產業取得較大進展，具備一定的發展基礎，但是面臨著技術迅猛發展和區域競爭的嚴峻挑戰，要想快速形成完整的碳材料產業鏈，還需解決以下難題：一是自主創新能力欠缺。對于石墨烯這種新材料，多數企業還處于嘗試性探索階段，產業化所需的高質量、大尺寸、低成本的石墨烯制備技術并不成熟。碳纖維及其復合材料產業生產工藝的穩定性和過程控制的一致性較差，影響碳纖維產品質量和穩定性，并且生產成本很高，造成設備閑置、經營虧損，與國際先進企業相比，競爭力不足。二是下游相關應用產業鏈不足。石墨烯產品向高端發展面臨市場需求小、投資大的難題。產品向低端發展面臨量大價低，帶來環評、廢料處理難等問題。同樣，碳纖維產業在下游應用特別是軍用和航空航天領域的深度和廣度明顯不足。三是周邊城市爭搶創新資源競爭激烈。寧波、無錫、青島、重慶等地區出臺力度不小的扶持政策，這增加了常州招商引資和招才引智的難度，甚至導致有些已有落戶意向的團隊在橫向對比后舉棋不定，分散了團隊精力，使團隊無法專心干事。此外，常州碳材料產業發展必需的高層次人才及團隊仍然缺乏、公共平臺建設需加強及發展碳材料產業的載體建設還需進一步完善等。

3 常州先進碳材料產業發展路徑

3.1 石墨烯

（1）以江南石墨烯研究院為引領，搭建江蘇省石墨烯創新中心、江蘇省石墨烯材料研究所、常州大學碳材料研究院、江蘇新奧碳納米應用技術研究院等一大批公共創新平臺，引領石墨烯技術創新和共性關鍵技術突破。

（2）根據石墨烯產業鏈布局，積極引進石墨烯產業上下游企業，通過石墨烯團隊、人才引進，結合當地應用領域的產業基礎，形成包括石墨烯設備研發、中游規模化石墨烯材料（粉體和薄膜）制備及下游石墨烯電熱膜、壓力傳感器、涂料、電纜、鋰電池、超級電容器、手機觸摸屏等應用延伸發展的格局，加快推動產業集聚。

（3）依托常州石墨烯科技產業園，聚焦科技成果轉移轉化協同推進，通過“搭建平臺、引進人才、孵化企業、培育產業”的建設路徑，促成石墨烯產業在常州“落地生根”和“開花結果”。

（4）強化政策引導，推進應用示范，使常州成為國內石墨烯研究開發的科研區、石墨烯企業孵化的集聚區、石墨烯產業發展的先導區。

3.2 碳纖維及復合材料

按照碳纖維及復合材料產業鏈、創新鏈要求，構建區域產業集聚發展的合力，引導產業內企業進行相互支持相互合作，最大限度地實現資源共享、技術互助。

（1）搭建平臺協同創新。采取“技術研發+專業孵化+專業基金”三位一體的建設方式，加快由省產研院、常州市和“楊永崗團隊”“中簡科技”四方共建江蘇省產研院碳纖維及復合材料研究院，爭取成為國家新材料技術創新中心的分中心，積極申報并承擔國家碳纖維材料科技重大專項;與清華大學材料學院共建新型碳材料研究院;與中科院煤炭化學研究所、東華大學、北京化工大學、北京航空航天大學等聯合設立碳纖維及復合材料技術創新中心，提煉碳纖維及復合材料行業內企業的重大真實技術需求，組織聯合攻關。加大“中簡科技”等企業與中科院等大院大所的合作，進一步探索碳纖維材料的應用范圍，不斷拓展其用途，強化在產業鏈下游加大產品應用領域創新。

（2）促進企業協同創新。以“中簡科技”“宏發縱橫”為龍頭，培育和引進擁有原創技術的碳纖維產業集群，采取“龍頭企業拉動、配套企業跟進”的產業鏈精準招商，引進和發展上下游配套項目，完善產業協作網絡，提高產業集中度。

（3）圍繞市場開展創新。依托“中簡科技”“宏發縱橫”“長海復合”和“天馬集團”等企業，重點發展高性能碳纖維、玻璃纖維的系列化、產業化技術，開發纖維增強和顆粒增強的樹脂基、金屬基、陶瓷基先進復合材料及構件，將更多的輕質高強材料應用到軌道交通、汽車和航空裝備中。通過整合市場資源，加強高性能纖維及復合材料產業鏈上下游企業和科研院所之間的合作，組建“產、學、研、用”為一體的產業技術聯盟。

4 加快常州先進碳材料產業發展的對策建議

4.1 加強組織領導，協調有序發展

建立由市政府分管領導牽頭，科技、財政等其他相關部門負責人分工協作的碳材料產業發展聯席會議制度，定期召開協同推進工作會議，研究解決碳材料產業和重點企業發展過程中存在的突出問題，積極破解產業發展的共性瓶頸問題。充分利用技術創新聯盟，向政府、企事業單位提供雙向中介服務，促進技術合作與信息交流。各轄區建立相應的組織領導體制，按照職責分工，加大產業組織協調力度，加強指導和監督檢查，確保產業發展目標的實現。

4.2 加大招商引資力度，做大產業規模

（1）加大碳材料產業招商引資推進力度。常州市有關單位要重點圍繞石墨烯薄膜和粉末、碳纖維工業、民用、建筑補強等應用領域組織開展專項招商活動，將其列入全市招商引資計劃，并納入招商引資目標責任制考核。

（2）發揮企業主體作用。以企業為主體，按照產品上下游配套路線，組織現有碳材料企業開展專項招商，以企引企、以外引外，提升這些企業對常州的認同與歸屬感，不斷完善與延伸碳材料產業鏈。

（3）加大碳材料專項招商獎勵，給予招商相關人員獎勵和企業用于項目建設的獎勵。

4.3 加大招才引智力度，提供人才科技保障

對常州碳材料產業發展急需引進與培養的高端人才，實行人才激勵政策。落實支持企業引進碳材料產業相關領域的領軍人才和技術團隊的優惠政策和措施，積極對接國家“千人計劃”、省“雙創人才”、市“龍城英才計劃”，形成產業高端人才集聚優勢。建立高級科技人才的評價標準，建立起切實有效的激勵機制，調動并發揮廣大科技人員的積極性與創造性。重視低學歷高技術性人才的發展，減少有經驗的技術人員的流失。對形成生產力的研發成果進行獎勵，有利于引進外部人才，留住內部培養的人才。

4.4 創新金融支持，提供資金保障

（1）建立政府與金融機構溝通協調機制，搭建銀企對接合作平臺，主動向金融機構推薦常州市重點發展的先進碳材料產業項目。引導符合產業政策調整和振興方向的先進碳材料產業企業在境內外上市，發行債券、短期融資券、中期票據及上市公司再融資。

（2）市、區加強資本運作發展風險投資，鼓勵設立創業投資、風險投資機構，開展對碳材料相關企業的投資。鼓勵產業投資基金和社會資本參與常州先進碳材料產業領域的股權投資。加快企業融資擔保與再擔保的建設，增強企業發展資金供給，突破企業融資瓶頸。

（3）圍繞碳材料產業發展，綜合運用多種金融工具支持科技創新，逐步形成以銀行信貸為主體，以企業創業投資、境內外上市等方式為支撐，以信用保險、技術產權交易、并購重組等為手段的科技創新金融體系，為新興產業及先進碳材料產業的培育發展提供有力的支撐和保障。

4.5 加大政策扶持，創造良好發展環境

碳材料產業項目優先爭取國家、省相關資金，用于扶持碳材料研究和技術改造。整合轄市、區相關資源，加大配套投入，支持碳材料產業基地建設、重點企業發展（尤其是碳材料產業應用研究及原材料生產企業）和高端新材料重大裝備自主創新應用示范項目;對碳材料應用產品設立專項資金;結合常州市及周邊城市優勢產業，開展碳纖維應用示范性工程，如在汽車、電力、軌道交通、橋梁、航海等方面，通過拉動下游應用帶動本省碳纖維發展。同時，建立碳材料產業定報統計體系和專項服務體系，強化政府對碳材料產業的監測、分析和指導;全面實施知識產權、核心專利戰略和標準戰略。

此外，必須不斷完善公共服務體系，提供高效的生產性服務支持，努力營造良好的產業協作環境;并協助企業做好宣傳工作，尤其是產品已應用到國家級重要型號或國內外領先的，要在省內和省外大力宣傳，以提高常州碳材料產業在全國的影響力，形成集聚效應。

5 結語

常州按照國家和省的統一部署，聚焦創新驅動發展戰略，積極打造高質量工業明星城市，大力發展以石墨烯、碳纖維為代表的先進碳材料產業集群，構建良好的產業生態體系，形成十分扎實的先進碳材料產業基礎。下一步，常州將從園區、平臺、項目、人才、服務等層面協同發力，不斷集聚創新要素，優化創新服務，提升創新能力，持續優化先進碳材料產業的發展環境，努力打造常州“東方碳谷”。

參 考 文 獻

[1]李龍土，沈萬慈.中國材料工程大典.第9卷 無機非金屬材料工程（下）.第9篇 碳、石墨材料[M].北京：化學工業出版社，2006：463.

[2]李全林.前沿領域新材料·新型碳材料[M].南京：東南大學出版社，2008：444-463.

[3]新華社國家金融信息中心指數研究院.新華（常州）全球石墨烯指數報告（2018）[R].2018.

[4]賽迪智庫.2020年中國石墨烯產業發展形勢展望[EB/OL].http：//www.eepw.com.cn/article/202007/415110.htm，2020-07-03.

[5]The Carbon Composites e.V.of Germany.The Glob-

al CF and CC Market Report 2018[R].2018.

[6]前瞻產業研究院.中國石墨烯行業深度市場調研與投資戰略規劃分析報告[EB/OL].http：//news.eeworld.com.cn/gykz/article_2018032711344.html，2018-03-27.