石墨烯產(chǎn)業(yè)化 迷霧與困境

海川

在高速發(fā)展的同時，存在著不可忽視的問題，阻礙了其產(chǎn)業(yè)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(yōu)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(nèi)外產(chǎn)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(qū)已經(jīng)制訂了不同的石墨烯技術(shù)應用路線圖。如歐盟石墨烯旗艦計劃技術(shù)路線圖、韓國石墨烯產(chǎn)業(yè)市場路線圖等，都在為該產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明方向，制定技術(shù)發(fā)展路徑。

我國也對石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了強大的政策支持。無論是去年國務院發(fā)布的《中國制造2025》、《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》，還是今年的《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》以及《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》，都反復強調(diào)了石墨烯在戰(zhàn)略前沿材料中的關(guān)鍵地位，提出應在2020年形成完善的石墨烯產(chǎn)業(yè)體系，并預計到2025年其產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破千億元。

在政策的引導和扶持下，中國石墨烯產(chǎn)業(yè)化加速前進。但我們也看到，目前中國石墨烯產(chǎn)業(yè)在高速發(fā)展的同時，存在著不可忽視的問題，這也阻礙了其產(chǎn)業(yè)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(chǎn)業(yè)持續(xù)升溫，各路資本紛紛涌入。在經(jīng)歷了2014年至2016年的高速發(fā)展后，石墨烯聯(lián)盟初步統(tǒng)計，截至2016年8月底，從事石墨烯研發(fā)、生產(chǎn)、應用等相關(guān)企業(yè)數(shù)量超過400家，約占全球石墨烯企業(yè)數(shù)量的3/4，主要集中在長三角、珠三角和京津冀魯區(qū)域。

中國碳谷科技集團首席專家戴加龍說，“現(xiàn)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(yè)做研發(fā)、做產(chǎn)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(wèi)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(fā)展來說，‘放衛(wèi)星究竟是幫忙還是添亂、是補臺還是拆臺，結(jié)論應該是不言而喻的?，F(xiàn)在業(yè)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(shù)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(zhuǎn)瞬就被炒作為領(lǐng)袖人物傳遞的投資信號。一則《中國石墨資源20年內(nèi)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(guān)系不大的石墨礦藏轉(zhuǎn)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(yè)?！辟Y本對于石墨烯概念的炒作，不僅脫離了產(chǎn)業(yè)實際，甚至出現(xiàn)了偽科學傾向，尤其是“石墨烯的發(fā)展將依托于石墨資源”的說法讓業(yè)內(nèi)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(fā)現(xiàn)的，但是產(chǎn)業(yè)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(chǎn)與石墨半點關(guān)系也沒有。

而石墨烯粉體雖然由石墨生產(chǎn)，但是對資源的耗費量很少。目前全球生產(chǎn)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(chǎn)規(guī)模擴大100倍，一個普通年產(chǎn)10萬噸的石墨礦就足以滿足全世界用量。更關(guān)鍵的是，在石墨烯粉體的生產(chǎn)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(chǎn)業(yè)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(chǎn)業(yè)面臨的產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境是冷熱不均。學術(shù)界、資本界、媒體的熱與產(chǎn)業(yè)界的冷。資本市場的熱度持續(xù)高漲，不少上市公司、投資機構(gòu)涉足石墨烯概念股，賽富基金、經(jīng)緯中國等風投機構(gòu)積極投資石墨烯研發(fā)中試和產(chǎn)業(yè)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(chǎn)業(yè)的發(fā)展興趣很高，招商不遺余力，出手大方。但是，石墨烯產(chǎn)業(yè)存在的很多問題是系統(tǒng)性問題，僅僅靠資金和創(chuàng)業(yè)團隊不能得到很好解決，石墨烯產(chǎn)業(yè)的環(huán)評、安全生產(chǎn)資質(zhì)、廢料處理等方面沒有配套政策跟進。中國群眾式的熱和發(fā)達國家注重長遠的冷。我國的石墨烯研究基本上屬于自發(fā)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(guī)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(qū)都進行了一系列相關(guān)研究，支持了許多項目，對推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了戰(zhàn)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(shù)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(shù)新產(chǎn)業(yè)革命，但當前石墨烯制備技術(shù)還不成熟，缺乏技術(shù)標準，處于產(chǎn)業(yè)化突破前期，需要警惕過度的資本炒作會給產(chǎn)業(yè)帶來虛假繁榮的泡沫。

應用技術(shù)薄弱

石墨烯從2004年發(fā)現(xiàn)至今，其產(chǎn)業(yè)化實現(xiàn)了快速發(fā)展，但仍處于初步發(fā)展階段，關(guān)鍵在于石墨烯整個產(chǎn)業(yè)鏈到目前為止仍未實現(xiàn)貫通和整合。主要受限于石墨烯制法、轉(zhuǎn)移技術(shù)、打通下游應用等問題，要真正實現(xiàn)石墨烯的產(chǎn)業(yè)化，必須在這些方面取得進一步的突破。

對于國外發(fā)達國家來說，石墨烯產(chǎn)業(yè)主要處于拓展應用領(lǐng)域的研究階段，各大企業(yè)爭相在未來大規(guī)模應用前布局專利核心技術(shù)。以韓國為例，由于石墨烯在三星的主營業(yè)務領(lǐng)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(fā)中心，還和韓國成均館大學合作，積累了大批石墨烯相關(guān)的技術(shù)專利。

而在美國擁有IBM、英特爾、波音等大公司，有利的創(chuàng)業(yè)環(huán)境催生了眾多小型石墨烯企業(yè)，形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，覆蓋從制備及應用研究到石墨烯產(chǎn)品生產(chǎn)，直至下游應用全環(huán)節(jié)，加速了石墨烯的產(chǎn)業(yè)化和應用進程，產(chǎn)業(yè)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(chǎn)業(yè)化應用不同，中國的石墨烯研發(fā)多集中于中小型公司，實力雄厚的大型企業(yè)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(jié)，對石墨烯產(chǎn)業(yè)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(lǐng)先位置。根據(jù)中華人民共和國知識產(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。而從專利布局來看，企業(yè)和學?？傉急冗_80%以上，公司占比遠遠低于學校，產(chǎn)業(yè)化進程提速有限。

我國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，高端應用技術(shù)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(fā)表量上位居全球首位，但不少科研院所并不知道產(chǎn)業(yè)界到底要什么，科研和應用脫節(jié)問題突出。

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

我國企業(yè)通常重視短期發(fā)展急于變現(xiàn)，對研發(fā)的投入也不夠。據(jù)了解，國內(nèi)的石墨烯產(chǎn)品多為針對兩三年以內(nèi)可以形成產(chǎn)業(yè)的應用。例如將石墨烯添加到現(xiàn)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(chǎn)業(yè)應用，國內(nèi)民營企業(yè)很難有實力去進行布局。

所謂“高端應用”，是指具有高技術(shù)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(yōu)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(fā)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(nèi)，對石墨烯碳芯片技術(shù)投資30億美元的研發(fā)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(lǐng)域與高校合作研發(fā)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(fā)展?jié)摿Α?/p>

更為值得關(guān)注的是，應用技術(shù)突破難導致產(chǎn)業(yè)鏈下游尚未形成，很多宣稱能夠生產(chǎn)上百噸石墨烯的公司，空有產(chǎn)能，卻很難賣出產(chǎn)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(chǎn)100噸氧化石墨（烯）的自動化生產(chǎn)線宣布投產(chǎn)，并預計2016年可年產(chǎn)1000噸粉體石墨烯，銷售收入超過6億元。

但根據(jù)2016年年中業(yè)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(chǎn)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(yè)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(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)。

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

此外，一些企業(yè)粗制濫造生產(chǎn)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(chǎn)品盲目投放到市場，會帶有很大潛在風險，以電池生產(chǎn)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(chǎn)業(yè)才能真正散發(fā)出生命力和可持續(xù)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(chǎn)品，能夠接受的價格是怎樣，想要應用于哪些領(lǐng)域，科研機構(gòu)才能更具針對性地進行研發(fā)。

在中國“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、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(shù)項目給與更優(yōu)惠的政策，激發(fā)企業(yè)推動科技創(chuàng)新的動力。同時，企業(yè)應該與高校等科研機構(gòu)合作，共同推動技術(shù)發(fā)展，共同享受技術(shù)進步的成果。

在9月22日-24日舉辦的2016中國國際石墨烯創(chuàng)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(guān)部門積極引導和扶持石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展，集中力量重點突破一批重點和應用的關(guān)鍵技術(shù)，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(chǎn)、應用開發(fā)、終端應用等環(huán)節(jié)串起來，積極推動石墨烯材料示范應用，構(gòu)建應用產(chǎn)業(yè)鏈，加強石墨烯標準體系建設，搭建產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新平臺。

低端產(chǎn)品盛行

在今年的2016中國國際石墨烯創(chuàng)新大會上，大會展出的眾多品類的石墨烯應用創(chuàng)新產(chǎn)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(chǎn)品：有枕頭、電熱毯等床上用品，有護肩、護膝、護腰等健康產(chǎn)品，有內(nèi)衣、襪子等服裝產(chǎn)品，有散熱器、充電寶等電子電器產(chǎn)品，還有輪胎等汽車產(chǎn)品。

石墨烯的發(fā)現(xiàn)者安德烈·海姆曾公開表示，中國石墨烯的產(chǎn)業(yè)化水平處于國際領(lǐng)先地位。但在2016年中國國際石墨烯創(chuàng)新大會上，他卻指出，中國目前推出的石墨烯產(chǎn)品普遍呈低端化特點，還沒有發(fā)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(yè)味精”的現(xiàn)實命運。

盡管當前石墨烯成為制鞋行業(yè)轉(zhuǎn)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(yè)應用于光電器件、傳感器、醫(yī)藥、環(huán)保材料等高端領(lǐng)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(yè)與福建晉江市石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院合作開發(fā)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(chǎn)業(yè)技術(shù)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(nèi)企業(yè)近幾年還相繼推出了石墨烯內(nèi)衣褲、U形枕、輪胎、涂料、加熱片、移動電源、保健用品等產(chǎn)品，多將石墨烯粉體添加至各類產(chǎn)品中改善性能，應用領(lǐng)域極廣。但因用量較少且不發(fā)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(yè)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(nèi)中小型民營企業(yè)在高端領(lǐng)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(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書長李義春指出，與國外相比，中國企業(yè)在石墨烯高端應用上的投入差距巨大，相關(guān)的高端研發(fā)技術(shù)落后三年，研發(fā)成果已落后五年。因此，李義春建議，政府應在石墨烯高端領(lǐng)域的研發(fā)上加大資金支持力度。

大企業(yè)的定位相對高端，研發(fā)成果不易顯現(xiàn)。小企業(yè)的決策機制更為靈活，但受限于資金規(guī)模，小企業(yè)不太穩(wěn)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(yè)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(xiàn)生產(chǎn)?！斑m度的挑戰(zhàn)性是必要的，如果太過低端就會拉低產(chǎn)業(yè)形象，降低產(chǎn)業(yè)門檻。” 東旭光電副總經(jīng)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(qū)總裁王昕博士表示，“目前國內(nèi)企業(yè)中除了兩家企業(yè)實現(xiàn)了應用于LED行業(yè)的石墨烯產(chǎn)品的小規(guī)模生產(chǎn)外，其余研究機構(gòu)及企業(yè)均只能小批量生產(chǎn)，產(chǎn)品也主要用于研究機構(gòu)的研究，且應用主要集中在復合材料、觸摸屏等少數(shù)應用，半導體等高端應用尚未開發(fā)。”

和歐美國家相比，我國在石墨烯研發(fā)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(nèi)目前做得明顯不夠。這兩年不少地方政府對石墨烯產(chǎn)業(yè)都非常重視，許多地方都在建平臺、建基地。但對石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，地方政府還是要冷靜、理性對待，現(xiàn)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(chǎn)能過剩、高端產(chǎn)品缺乏的怪圈。