中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策研究

金殿臣，李 媛

（中國(guó)社會(huì)科學(xué)院研究生院，北京 102488）

中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策研究

金殿臣，李 媛

（中國(guó)社會(huì)科學(xué)院研究生院，北京 102488）

石墨烯擁有優(yōu)異性能，是主導(dǎo)未來(lái)高科技競(jìng)爭(zhēng)的超級(jí)材料。為搶占產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點(diǎn)，主要工業(yè)化國(guó)家積極推動(dòng)石墨烯技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。我國(guó)石墨烯研發(fā)應(yīng)用水平與發(fā)達(dá)國(guó)家基本同步，在部分領(lǐng)域處于國(guó)際領(lǐng)先水平，但石墨烯產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中存在諸多問(wèn)題。今后，我國(guó)需通過(guò)加強(qiáng)資源科學(xué)規(guī)劃與保護(hù)性開(kāi)采、加快突破高品質(zhì)石墨烯原料生產(chǎn)技術(shù)瓶頸、在提高產(chǎn)品市場(chǎng)認(rèn)可度的基礎(chǔ)上積極拓展高端應(yīng)用領(lǐng)域、遏制虛假宣傳的浮夸風(fēng)、制定科學(xué)合理的產(chǎn)業(yè)扶持政策等措施促進(jìn)我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)化取得突破性進(jìn)展。

石墨烯；產(chǎn)業(yè)化困境；規(guī)?；苽?；高端應(yīng)用

一、引言及文獻(xiàn)綜述

材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，推動(dòng)人類文明的演化。歷史經(jīng)驗(yàn)表明，從木石泥到銅鐵鋼再到硅晶片、碳纖維，人類社會(huì)每一個(gè)新時(shí)代都會(huì)有一種新材料出現(xiàn)，而這種新材料往往會(huì)成為當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力提升的“發(fā)動(dòng)機(jī)”。在21世紀(jì)，材料尤其是新材料仍將是支撐現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的基石。因此，新材料產(chǎn)業(yè)已被列入我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之中并成為《中國(guó)制造2025》力推“工業(yè)強(qiáng)基”的出發(fā)點(diǎn)。當(dāng)前，材料利用已全面進(jìn)入碳時(shí)代，石墨烯則成為這一新時(shí)代的標(biāo)志性新材料。由于石墨烯在光、電、磁、力學(xué)等方面具有優(yōu)異的性質(zhì)，蘊(yùn)含廣闊的應(yīng)用前景，因此其被形象地稱作“黑金”、“萬(wàn)能材料”和“革命性材料”，甚至有科學(xué)家預(yù)言其極有可能掀起一場(chǎng)席卷全球的顛覆性新技術(shù)革命，進(jìn)而徹底改變21世紀(jì)。

石墨烯是一種由以苯環(huán)結(jié)構(gòu)（即六角形蜂巢結(jié)構(gòu)）周期性緊密堆積的碳原子構(gòu)成的二維碳材料。特殊的結(jié)構(gòu)使得石墨烯成為構(gòu)成其他石墨材料的基本單元，它既可以翹曲成零維的富勒烯 （巴基球），也能卷成一維的碳納米管，還可以堆垛成三維的石墨[1]。獨(dú)特的結(jié)構(gòu)賦予了石墨烯諸多“神奇”特性：一是導(dǎo)熱率最高，導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m·K[1]；二是導(dǎo)電性最佳，室溫下其電子遷移率可以達(dá)到15000cm2/（v.s）[2]；三是最薄，厚度僅有一個(gè)碳原子大?。?.335nm），是迄今發(fā)現(xiàn)的最薄的二維材料[3]；四是最強(qiáng)最硬，抗斷強(qiáng)度為42N/m，極限強(qiáng)度可達(dá)130GPa，同時(shí)又擁有極好的柔韌性，拉伸幅度能達(dá)到自身尺寸的20%[4]；五是比表面積較高，比表面積比普通活性炭高1130m2/g，達(dá)到2630m2/g[5]；六是透光率極好，在很寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸光度僅為2.3%，幾乎完全透明[6]。

憑借自身良好的光、電、熱、力等性能，石墨烯具有諸多超乎想象的功能，并在能源、電子信息、生物醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景[7]?？紤]到發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)有助于提升我國(guó)新興產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力并形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，近年來(lái)我國(guó)高度重視其發(fā)展，但目前我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍處于初始階段，在整體規(guī)劃、自主創(chuàng)新能力、市場(chǎng)化能力、資源整合能力、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等方面仍存在諸多短板[1]。

通過(guò)文獻(xiàn)梳理可知，目前的文獻(xiàn)多集中于對(duì)石墨烯性能、制備方法及某些具體應(yīng)用領(lǐng)域的研究與討論，對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題進(jìn)行研究的文獻(xiàn)較少，尤其是對(duì)我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行全面、系統(tǒng)、深入研究的文獻(xiàn)較為匱乏。例如，曹亮等認(rèn)為現(xiàn)有電極材料存在一系列問(wèn)題與不足，討論了作為鋰離子電池電極的石墨烯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與功能調(diào)控的重要性，并對(duì)石墨烯在相關(guān)領(lǐng)域中面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展前景進(jìn)行了簡(jiǎn)單評(píng)述[8]；孫啟安等探討了石墨烯無(wú)機(jī)復(fù)合材料的制備方法以及在鋰離子電池、催化劑、傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展[9]；高玉榮等對(duì)石墨烯和纖維素復(fù)合材料的混合技術(shù)、制備方法及應(yīng)用進(jìn)行了綜述[2]；齊玉等針對(duì)近年來(lái)我國(guó)石墨烯應(yīng)用技術(shù)的論文和專利大量涌現(xiàn)的情況，利用SooPAT搜索引擎，對(duì)我國(guó)石墨烯相關(guān)專利歷年來(lái)申請(qǐng)量的變化、申請(qǐng)人類型、地域分布、石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域等情況進(jìn)行了分析總結(jié)[10]。作為目前人類已知的導(dǎo)電導(dǎo)熱性最佳、重量最輕、強(qiáng)度最大、韌性最好并具有極高透光率和比表面積的材料，石墨烯是促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)與引領(lǐng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)快速崛起的關(guān)鍵材料。如果石墨烯產(chǎn)業(yè)化過(guò)程能順利推進(jìn)，將有利于把石墨烯的各種優(yōu)異性能徹底發(fā)揮出來(lái)，那么不僅大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、智能設(shè)備等各項(xiàng)前沿領(lǐng)域會(huì)取得重大突破，實(shí)現(xiàn)“萬(wàn)物互聯(lián)”，人們習(xí)以為常的生產(chǎn)生活方式也將被徹底顛覆。在此背景下，研究我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題，并就此提出政策建議，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

二、國(guó)外石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

鑒于石墨烯無(wú)與倫比的性能與蘊(yùn)含的無(wú)限應(yīng)用潛力，加之2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給石墨烯發(fā)現(xiàn)者產(chǎn)生的轟動(dòng)效應(yīng)，世界各國(guó)政府、科技界與產(chǎn)業(yè)界都在不遺余力地推動(dòng)石墨烯技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，石墨烯產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)持續(xù)升溫。

（一）發(fā)達(dá)國(guó)家加快石墨烯產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略布局

由于石墨烯極有可能成為一項(xiàng)影響未來(lái)國(guó)家核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵材料，因此發(fā)達(dá)國(guó)家先后從國(guó)家戰(zhàn)略高度進(jìn)行部署，競(jìng)相發(fā)布多項(xiàng)支持石墨烯研究的政策和扶持計(jì)劃，加大對(duì)石墨烯技術(shù)研發(fā)及商業(yè)化應(yīng)用的支持力度，力爭(zhēng)把握石墨烯技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)革命帶來(lái)的發(fā)展機(jī)遇。其中，美國(guó)主要通過(guò)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)（NSF）和國(guó)防部開(kāi)展一系列石墨烯研究項(xiàng)目，重點(diǎn)布局石墨烯在超級(jí)電容器和下一代更小、更快的電子器件等前沿領(lǐng)域的應(yīng)用；歐盟將石墨烯列入“未來(lái)新興技術(shù)旗艦項(xiàng)目”，計(jì)劃10年提供10億歐元資助石墨烯項(xiàng)目研究；英國(guó)于2011年將石墨烯列為四大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，并投入大量資金支持石墨烯技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用；韓國(guó)計(jì)劃在2012—2018年間向石墨烯領(lǐng)域提供2.5億美元用于資助石墨烯技術(shù)研發(fā)與商業(yè)化應(yīng)用；日本早在2007年就已開(kāi)始對(duì)石墨烯硅材料、器件等有關(guān)技術(shù)進(jìn)行資助?？傮w上看，當(dāng)前及未來(lái)5到10年之內(nèi)，世界各國(guó)的支持政策仍將主要集中在石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈中游——石墨烯功能器件研發(fā)，以加快石墨烯產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用步伐。

（二）跨國(guó)公司積極構(gòu)建石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈

在企業(yè)層面，波音、英特爾、IBM、蘋(píng)果、三星等國(guó)際巨頭不僅自身投入大量的人力、物力、財(cái)力用于石墨烯研究，還積極與科研機(jī)構(gòu)、高校等合作進(jìn)行石墨烯技術(shù)研發(fā)與商業(yè)化應(yīng)用，期望石墨烯能為其帶來(lái)巨大的收益。在政府、企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)的重視支持下，發(fā)達(dá)國(guó)家不僅在石墨烯的基礎(chǔ)理論、制備技術(shù)與商業(yè)化應(yīng)用上獲得了長(zhǎng)足發(fā)展，而且涌現(xiàn)出一批代表性企業(yè)，其主要產(chǎn)品包括用化學(xué)氣相沉積法（CVD）規(guī)?；a(chǎn)石墨烯、石墨烯薄膜、石墨烯粉體、石墨烯制備設(shè)備、石墨烯油墨等（見(jiàn)表1）。與此同時(shí)，隨著石墨烯研發(fā)的持續(xù)升溫與產(chǎn)業(yè)化競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，全球石墨烯產(chǎn)業(yè)分工步伐進(jìn)一步加快，不同國(guó)家和地區(qū)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的異質(zhì)性逐步顯現(xiàn)。目前，美國(guó)已經(jīng)形成了相對(duì)完整的石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈，涵蓋石墨烯制備及應(yīng)用研究、石墨烯產(chǎn)品生產(chǎn)與石墨烯下游應(yīng)用全環(huán)節(jié)。歐盟主要從事石墨烯粉體、石墨烯薄膜、石墨烯復(fù)合材料制備，下游應(yīng)用環(huán)節(jié)發(fā)育程度有限，尚未形成相對(duì)完整的產(chǎn)業(yè)鏈。日本和韓國(guó)的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)則主要集中在CVD石墨烯薄膜制備及其在電子器件領(lǐng)域中的應(yīng)用。

三、我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

石墨烯集多種優(yōu)異性能于一身，是主導(dǎo)未來(lái)高科技競(jìng)爭(zhēng)的超級(jí)材料。據(jù)國(guó)土資源部統(tǒng)計(jì)，我國(guó)石墨儲(chǔ)量占全球已探明儲(chǔ)量的70%以上，具有較為明顯的資源優(yōu)勢(shì)。為了充分發(fā)揮石墨烯的各項(xiàng)優(yōu)異性能，將潛在的資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為技術(shù)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，我國(guó)政府、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)和高校均高度重視石墨烯技術(shù)基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，國(guó)內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐不斷加快。

表1 全球主要石墨烯原料與應(yīng)用企業(yè)及其代表產(chǎn)品

（一）政府大力推動(dòng)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展

為搶占石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制高點(diǎn)，自2012年以來(lái)，我國(guó)密集出臺(tái)了《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》、《關(guān)鍵材料升級(jí)換代工程實(shí)施方案》、《〈中國(guó)制造2025〉重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖（2015年版）》、《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見(jiàn)》等多項(xiàng)政策措施。2016年9月，工信部原材料工業(yè)司提出將組織實(shí)施“石墨烯+”行動(dòng)，著力構(gòu)建貫通產(chǎn)業(yè)上下游的石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈。另外，我國(guó)在2013年7月13日和2016年7月30日就已分別成立了中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟和全國(guó)首個(gè) “國(guó)字頭”石墨烯材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，通過(guò)促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用的緊密結(jié)合，積極推動(dòng)石墨烯技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。有別于以往標(biāo)準(zhǔn)滯后的產(chǎn)業(yè)政策“短板”，2014年1月，中國(guó)石墨烯標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)正式發(fā)布了中國(guó)石墨烯第1號(hào)標(biāo)準(zhǔn) 《石墨烯材料的名詞術(shù)語(yǔ)與定義》，以進(jìn)一步規(guī)范中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展①。

（二）石墨烯應(yīng)用走在世界前列

在一系列政策措施的助力下，近年來(lái)我國(guó)石墨烯研發(fā)能力迅速提高，整體已接近國(guó)外先進(jìn)水平。目前，我國(guó)在石墨烯主要研究領(lǐng)域均有涉獵，在部分領(lǐng)域掌握了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并處于國(guó)際領(lǐng)先水平。根據(jù)江蘇省石墨烯產(chǎn)業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)聯(lián)盟與江南石墨烯研究院共同編寫(xiě)的《全球石墨烯產(chǎn)業(yè)專利分析報(bào)告（2016）》，我國(guó)已是全球石墨烯技術(shù)專利申請(qǐng)量最大的國(guó)家。單從專利申請(qǐng)數(shù)量來(lái)看，我國(guó)在石墨烯領(lǐng)域具有相當(dāng)?shù)目萍紕?chuàng)新優(yōu)勢(shì)。一旦抓住機(jī)遇，我國(guó)有望在石墨烯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程方面領(lǐng)先其他國(guó)家，甚至主導(dǎo)這場(chǎng)技術(shù)革命，助力我國(guó)實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的“中國(guó)夢(mèng)”。同時(shí)，在石墨烯應(yīng)用方面，我國(guó)正處于從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵時(shí)期，并相繼拿出了眾多有分量的成果（見(jiàn)表2）。

（三）產(chǎn)業(yè)空間布局快速成型

在石墨烯產(chǎn)業(yè)化方面，我國(guó)的推進(jìn)速度同樣驚人。目前，國(guó)內(nèi)石墨烯企業(yè)已涉足石墨烯薄膜、粉體和漿料等的制備及下游應(yīng)用環(huán)節(jié)。方大炭素、第六元素、二維碳素等部分企業(yè)在一些具體應(yīng)用領(lǐng)域已具備領(lǐng)航水平。從空間上看，我國(guó)石墨烯企業(yè)大多分布在上海、江蘇、浙江、福建、廣東等東南沿海一帶，尤其是“長(zhǎng)三角”區(qū)域，其次是四川盆地和山東地區(qū)，此外，天津、山西、內(nèi)蒙古等地也略有分布，基本形成以“長(zhǎng)三角”為聚集區(qū)，其他多地碎片化發(fā)展的產(chǎn)業(yè)格局[11]。其中，無(wú)錫、常州、德陽(yáng)、重慶、上海等地已形成初具規(guī)模的石墨烯產(chǎn)業(yè)集群。

總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)石墨烯研發(fā)應(yīng)用水平與發(fā)達(dá)國(guó)家基本同步，并已在石墨烯粉體和薄膜的規(guī)模化制備上取得了舉世矚目的成績(jī)，部分石墨烯產(chǎn)品已經(jīng)在動(dòng)力電池導(dǎo)電添加劑、防腐涂料、抗靜電塑料、觸摸屏等領(lǐng)域率先進(jìn)入市場(chǎng)。我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)在短短幾年時(shí)間內(nèi)就成功實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室邁向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的“三級(jí)跳”。

表2 中國(guó)石墨烯技術(shù)大事件

四、我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)化面臨的問(wèn)題

人類工業(yè)化的歷史經(jīng)驗(yàn)表明，新材料的發(fā)明制取對(duì)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系的形成和發(fā)展起著舉足輕重的作用，并屢次催生出新產(chǎn)業(yè)甚至是新產(chǎn)業(yè)群。但是，新材料在產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，往往在技術(shù)、市場(chǎng)和組織（勝出企業(yè)）等方面存在極大的不確定性。具體而言，這種不確定性主要體現(xiàn)在三個(gè)層面。第一，技術(shù)的不確定性。新材料作為一項(xiàng)重大技術(shù)創(chuàng)新，其技術(shù)突破是個(gè)長(zhǎng)期復(fù)雜的過(guò)程，前期往往需要大量的資金和科技投入，但技術(shù)發(fā)展路徑又高度不確定，研發(fā)失敗的可能性大，需隨時(shí)承受無(wú)法收回高昂研發(fā)投入的后果。第二，市場(chǎng)需求的不確定性。新材料被開(kāi)發(fā)出來(lái)后，常常無(wú)法準(zhǔn)確定位其市場(chǎng)用途或其用途被限制在較小的范圍內(nèi)，或者廣闊的市場(chǎng)需求要經(jīng)過(guò)很久的時(shí)間才能顯現(xiàn)。此外，一項(xiàng)新材料能否最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，除了技術(shù)先進(jìn)之外，還受用戶消費(fèi)習(xí)慣、轉(zhuǎn)換成本、市場(chǎng)規(guī)模與企業(yè)的市場(chǎng)策略甚至一些偶然因素影響。第三，組織的不確定性。主要表現(xiàn)在新材料的創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化具體由誰(shuí)來(lái)實(shí)現(xiàn)而造成的不確定。上述種種不確定性導(dǎo)致了新材料產(chǎn)業(yè)化具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性，進(jìn)而可能出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)發(fā)展不同步的現(xiàn)象。

石墨烯作為一種科技含量高、應(yīng)用領(lǐng)域具有顛覆性的新材料，在產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中難免會(huì)面臨上述問(wèn)題。正因如此，雖然石墨烯在理論上具有廣闊的應(yīng)用前景，主要工業(yè)化國(guó)家（包括中國(guó)）已有不少高校、科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)涉足石墨烯制備、加工與應(yīng)用，媒體上也不時(shí)出現(xiàn)有關(guān)石墨烯制備技術(shù)或商業(yè)化應(yīng)用取得突破進(jìn)展的報(bào)道，但眼下真正步入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用階段的石墨烯項(xiàng)目仍然屈指可數(shù)，能持續(xù)地為企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益的殺手級(jí)產(chǎn)品更是鳳毛麟角?？偟膩?lái)說(shuō)，現(xiàn)階段，我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中主要存在以下問(wèn)題。

（一）高品質(zhì)石墨烯原料規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)尚未突破

現(xiàn)階段，大多數(shù)石墨烯研究項(xiàng)目無(wú)法實(shí)現(xiàn)商品化、產(chǎn)業(yè)化的主要瓶頸在于規(guī)?；苽浯蟪叽?、雜質(zhì)缺陷可控的高品質(zhì)石墨烯 （尤其是單層石墨烯）技術(shù)尚未突破。眾多科學(xué)研究向投資者、消費(fèi)者與政府部門展示了石墨烯的“神奇功能”，但這些美妙的功能對(duì)石墨烯質(zhì)量要求非常高。要想獲得如此高質(zhì)量的石墨烯，一般需要依靠機(jī)械剝離法——用膠帶粘到石墨上，手工把石墨烯剝下來(lái)。雖然這一方法對(duì)技術(shù)與設(shè)備要求最低，但成功率也較低，是最費(fèi)力費(fèi)時(shí)費(fèi)錢還不“討好”的方法。用此方法制備石墨烯用于實(shí)驗(yàn)研究尚可行，但想據(jù)此實(shí)現(xiàn)石墨烯的工業(yè)化量產(chǎn)毫無(wú)可能。如果采用氧化還原法、化學(xué)氣相沉淀法等其他制備方法，雖能增加產(chǎn)量、降低成本，卻也會(huì)帶來(lái)層數(shù)增加、內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在缺陷等問(wèn)題，導(dǎo)致石墨烯質(zhì)量下降、各種優(yōu)異性能無(wú)法發(fā)揮。高品質(zhì)石墨烯原料的規(guī)?；苽涫鞘┊a(chǎn)業(yè)化的基石，對(duì)下游產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)起根本性的作用，然而制備方法的局限直接導(dǎo)致大多數(shù)石墨烯項(xiàng)目停留在實(shí)驗(yàn)室階段，產(chǎn)業(yè)化大門遲遲不能打開(kāi)。

（二）進(jìn)入市場(chǎng)的石墨烯產(chǎn)品市場(chǎng)認(rèn)可度較低

另一個(gè)困擾石墨烯產(chǎn)業(yè)化的世界性難題是進(jìn)入市場(chǎng)的石墨烯產(chǎn)品未能形成規(guī)?；枨?，深陷“叫好不賣座”的困境。眼下，石墨烯的應(yīng)用程度較淺、應(yīng)用面較窄，在摻雜改性、透明導(dǎo)電薄膜、復(fù)合材料等低端領(lǐng)域雖已有產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，但現(xiàn)實(shí)情況卻是：包括媒體和資本市場(chǎng)上炒作熱度“火爆”的石墨烯鋰離子電池在內(nèi)，受生產(chǎn)成本、產(chǎn)品性能與質(zhì)量等諸多因素影響，目前消費(fèi)者對(duì)進(jìn)入市場(chǎng)的石墨烯產(chǎn)品接受度并不高，石墨烯下游應(yīng)用環(huán)節(jié)未能完全打通。因此，現(xiàn)階段沒(méi)有哪個(gè)領(lǐng)域可以實(shí)現(xiàn)對(duì)石墨烯的規(guī)模化應(yīng)用，石墨烯產(chǎn)品市場(chǎng)需求有待培育。

（三）高端應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)拓乏力

在低端應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品市場(chǎng)認(rèn)可度較低的同時(shí)，石墨烯在新一代顯示技術(shù)、電腦芯片等高端應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)拓乏力。這主要是因?yàn)楫?dāng)前石墨烯研究領(lǐng)域布局相對(duì)較窄，重基礎(chǔ)科學(xué)（尤其是石墨烯制備技術(shù)）而輕實(shí)用技術(shù)的直接后果就是石墨烯的研發(fā)和應(yīng)用存在一定程度的脫節(jié)。從石墨烯的技術(shù)特征來(lái)看，未來(lái)欲將石墨烯用于高端領(lǐng)域，以充分發(fā)揮石墨烯的優(yōu)異性能，單憑能制造石墨烯顯然是不夠的，還需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游環(huán)節(jié)共同發(fā)力。比如，因?yàn)槭┑膶?dǎo)電性能實(shí)在過(guò)于優(yōu)異，不像半導(dǎo)體材料一樣擁有能使電流非對(duì)稱流動(dòng)的 “帶隙”——即電子導(dǎo)電能帶和非導(dǎo)電能帶之間的區(qū)間，故而無(wú)法實(shí)現(xiàn)電路開(kāi)關(guān)自由切換，因此要想實(shí)現(xiàn)利用石墨烯制造電腦芯片的目標(biāo)，就必須在石墨烯和硅之間植入人工“帶隙”——肖特基管，但是植入方法稍有不當(dāng)便會(huì)使石墨烯喪失其獨(dú)特屬性?，F(xiàn)階段，受困于石墨烯工程技術(shù)人才不足、高端應(yīng)用領(lǐng)域的配套工藝尚不完善，成熟的石墨烯生產(chǎn)技術(shù)、工藝與產(chǎn)品均未出現(xiàn)。

（四）市場(chǎng)炒作氛圍過(guò)濃制約資本的可持續(xù)投入

目前，涉及石墨烯生產(chǎn)的企業(yè)以中小企業(yè)和初創(chuàng)企業(yè)為主，缺乏足夠的技術(shù)和資金支持。對(duì)此，國(guó)家和地方政府通過(guò)設(shè)立產(chǎn)業(yè)園區(qū)、產(chǎn)業(yè)基金等方式積極扶持石墨烯企業(yè)早期發(fā)展。為了吸引資本市場(chǎng)關(guān)注和獲取各級(jí)政府的的政策優(yōu)惠，在石墨烯領(lǐng)域，無(wú)論是理論成果還是產(chǎn)業(yè)化都存在過(guò)多炒作。其中，在科研方面，追蹤性論文偏多，而原創(chuàng)性成果過(guò)少；在制備方面，存在一定程度的浮夸，比如，現(xiàn)階段宣稱已能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的石墨烯并非單層石墨烯，而是晶格缺陷較高、多層堆疊的石墨烯類產(chǎn)品，只能保持石墨烯部分特性；在應(yīng)用方面，夸大石墨烯在高科技領(lǐng)域的應(yīng)用潛力與市場(chǎng)前景；在資本市場(chǎng)方面，雖然已有部分石墨烯企業(yè)在新三板或滬市掛牌上市，但資本市場(chǎng)存在過(guò)度炒作，催生行業(yè)泡沫，投資風(fēng)險(xiǎn)不斷加大。值得注意的是，當(dāng)今世界資本、科技與產(chǎn)業(yè)間的互動(dòng)日趨深入頻繁，在一定意義上，資本催生科技成果泡沫到泡沫破裂再到產(chǎn)業(yè)再造已然成為市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下新興產(chǎn)業(yè)形成發(fā)展過(guò)程中所必須經(jīng)歷的陣痛，與政府代替市場(chǎng)直接配置創(chuàng)新資源造成的浪費(fèi)與損失相比，資本市場(chǎng)泡沫破滅產(chǎn)生的低效率問(wèn)題相對(duì)沒(méi)那么嚴(yán)重。但是，由于當(dāng)前石墨烯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中存在的急功近利心態(tài)與虛假繁榮泡沫，導(dǎo)致投資者對(duì)進(jìn)入并深耕石墨烯領(lǐng)域望而卻步，影響了資本對(duì)該領(lǐng)域的可持續(xù)投入，反而給石墨烯產(chǎn)業(yè)化帶來(lái)了一定的負(fù)面影響。

（五）地方政府認(rèn)識(shí)不足致產(chǎn)業(yè)政策存在誤區(qū)

近年來(lái)，不少地方政府紛紛將石墨烯產(chǎn)業(yè)列為招商引資的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)、地方轉(zhuǎn)型升級(jí)的目標(biāo)產(chǎn)業(yè)與“十三五”時(shí)期的支柱產(chǎn)業(yè)，使得主導(dǎo)技術(shù)和產(chǎn)品尚未成熟的石墨烯產(chǎn)業(yè)在我國(guó)呈現(xiàn)出 “遍地開(kāi)花”的局面。雖然地方政府十分重視發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)，但在石墨烯基礎(chǔ)研究、原料制備、應(yīng)用開(kāi)拓、產(chǎn)品研發(fā)與市場(chǎng)營(yíng)銷等方面具備要素優(yōu)勢(shì)的地區(qū)寥寥無(wú)幾，將石墨烯技術(shù)與產(chǎn)業(yè)搞清弄明的政府部門與主管官員更是屈指可數(shù)。部分地方政府盲目出臺(tái)優(yōu)惠政策，有些質(zhì)量不高的石墨烯項(xiàng)目未經(jīng)嚴(yán)格評(píng)審論證便匆忙落地開(kāi)工建設(shè)，甚至出現(xiàn)一些投資者打著石墨烯的幌子在園區(qū)跑馬圈地，導(dǎo)致這一材料新星在產(chǎn)業(yè)化初期便有可能被低水平重復(fù)建設(shè)鎖定產(chǎn)業(yè)化路徑。在此情況下，石墨烯非但難以形成具備輻射帶動(dòng)作用的產(chǎn)業(yè)載體，成為助力地方政府推動(dòng)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要抓手，反而極有可能淪為地方政府盲目開(kāi)發(fā)的“萬(wàn)金油”，最終制約石墨烯這一新興產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。

五、促進(jìn)我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)規(guī)范發(fā)展的政策建議

如果按照硅材料產(chǎn)業(yè)20年的成熟周期推斷，石墨烯產(chǎn)業(yè)大約還需5～10年時(shí)間才能進(jìn)入成熟階段。因此，在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的情況下，未來(lái)數(shù)年既是加強(qiáng)科學(xué)規(guī)劃、優(yōu)化頂層設(shè)計(jì)與提前精準(zhǔn)布局的重要機(jī)遇期，也是加快構(gòu)建石墨烯自主產(chǎn)業(yè)鏈、破解產(chǎn)業(yè)化困境的關(guān)鍵階段。對(duì)此我國(guó)政府可以從以下五個(gè)方面發(fā)力以促進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)規(guī)范發(fā)展。

（一）科學(xué)規(guī)劃與保護(hù)性開(kāi)采并舉

石墨是石墨烯產(chǎn)業(yè)的主要原料，加強(qiáng)石墨資源科學(xué)規(guī)劃與保護(hù)性開(kāi)采是保障石墨烯產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要前提。一方面，政府可以通過(guò)建立保護(hù)性開(kāi)采特定礦種動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制，將石墨作為保護(hù)性開(kāi)采特定礦種的重要對(duì)象，對(duì)其實(shí)行開(kāi)采總量控制，并運(yùn)用分批開(kāi)采、分期開(kāi)發(fā)等方式對(duì)石墨資源進(jìn)行保護(hù)性開(kāi)發(fā)與限制性開(kāi)采，以最高效率、最大價(jià)值地利用石墨資源，從而在頂層設(shè)計(jì)上筑牢石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的原料基礎(chǔ)。另一方面，我國(guó)可以運(yùn)用完善民資分配制度、提高社會(huì)資本勘礦收益等方式鼓勵(lì)各類投資主體進(jìn)入礦產(chǎn)資源勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，加強(qiáng)對(duì)石墨資源的勘探力度。與此同時(shí)，政府應(yīng)該組織有關(guān)機(jī)構(gòu)全面評(píng)估我國(guó)石墨資源的儲(chǔ)備情況、開(kāi)發(fā)條件，科學(xué)研判我國(guó)石墨的市場(chǎng)供求趨勢(shì)及其在石墨烯與其他高性能碳材料領(lǐng)域的應(yīng)用，未雨綢繆，實(shí)行石墨資源保護(hù)性開(kāi)采戰(zhàn)略管理。

（二）加快突破高品質(zhì)石墨烯原料生產(chǎn)技術(shù)瓶頸

鑒于現(xiàn)階段大多數(shù)石墨烯研究項(xiàng)目無(wú)法實(shí)現(xiàn)商品化、產(chǎn)業(yè)化的主要瓶頸在于規(guī)?；苽浯蟪叽?、雜質(zhì)缺陷可控的高品質(zhì)石墨烯（尤其是單層石墨烯）技術(shù)尚未突破，我國(guó)有必要多措并舉以加快突破高品質(zhì)石墨烯原料生產(chǎn)技術(shù)瓶頸。一方面，我國(guó)應(yīng)盡快形成以市場(chǎng)為導(dǎo)向、企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系，積極鼓勵(lì)石墨烯生產(chǎn)企業(yè)重點(diǎn)突破規(guī)?；苽浯蟪叽?、雜質(zhì)缺陷可控的高品質(zhì)石墨烯技術(shù)瓶頸，在引導(dǎo)最具創(chuàng)造力企業(yè)脫穎而出的同時(shí)，盡早推出符合市場(chǎng)需求的高品質(zhì)石墨烯原料，以更好地支撐石墨烯在下游高端環(huán)節(jié)的應(yīng)用。另一方面，政府應(yīng)積極鼓勵(lì)高校、科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)通過(guò)合作研發(fā)、協(xié)同創(chuàng)新與強(qiáng)化“產(chǎn)學(xué)研用”之間的聯(lián)系等方式加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游環(huán)節(jié)間的有效合作，加大關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)力度，增強(qiáng)高品質(zhì)石墨烯原料規(guī)?；苽涔に嚨姆€(wěn)定性與技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

（三）在提高產(chǎn)品市場(chǎng)認(rèn)可度的基礎(chǔ)上拓展高端應(yīng)用領(lǐng)域

提高石墨烯產(chǎn)品市場(chǎng)認(rèn)可度，擴(kuò)大石墨烯市場(chǎng)需求，拓展石墨烯高端應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)石墨烯產(chǎn)業(yè)高端化發(fā)展，這是我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。因此，我國(guó)應(yīng)盡快啟動(dòng)石墨烯應(yīng)用示范專項(xiàng)計(jì)劃，以更好地促進(jìn)石墨烯和現(xiàn)有材料體系融合為導(dǎo)向，鼓勵(lì)企業(yè)努力增強(qiáng)石墨烯產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性與質(zhì)量穩(wěn)定性，在更大限度地發(fā)揮石墨烯諸多優(yōu)秀特性的同時(shí)，提高其產(chǎn)品的市場(chǎng)認(rèn)可度，尤其要抓緊解決石墨烯作為電極復(fù)合材料、導(dǎo)電添加劑與改性涂層增強(qiáng)鋰電池充放電性能存在的技術(shù)不經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。另外，要基于石墨烯自身獨(dú)有的特性，引導(dǎo)行業(yè)內(nèi)有實(shí)力的企業(yè)加大石墨烯高端應(yīng)用領(lǐng)域的研發(fā)投入，加快開(kāi)發(fā)出其他材料無(wú)法替代的顛覆性應(yīng)用，特別是在電子芯片、柔性顯示等高端應(yīng)用領(lǐng)域盡快推出符合市場(chǎng)需求的殺手級(jí)應(yīng)用，并以此為示范帶動(dòng)一批石墨烯企業(yè)快速發(fā)展，推動(dòng)我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)應(yīng)用高端化。在此基礎(chǔ)上加快建立石墨烯技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為在未來(lái)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中掌握制度性話語(yǔ)權(quán)奠定基礎(chǔ)。

（四）遏制虛假宣傳的浮夸風(fēng)

當(dāng)前石墨烯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中存在急功近利心態(tài)與虛假繁榮泡沫，導(dǎo)致投資者對(duì)進(jìn)入石墨烯領(lǐng)域望而卻步，影響了資本對(duì)該領(lǐng)域的可持續(xù)投入，在給石墨烯產(chǎn)業(yè)化帶來(lái)負(fù)面影響的同時(shí)，也不利于石墨烯產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。因此，政府有必要通過(guò)遏制虛假宣傳的浮夸風(fēng)，為石墨烯產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展?fàn)I造健康的外部環(huán)境。一方面，政府要積極引導(dǎo)新聞媒體對(duì)石墨烯科研成果與應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行科學(xué)宣傳、客觀報(bào)道，使全社會(huì)尤其是使投資者與企業(yè)家能夠科學(xué)、理性地認(rèn)識(shí)石墨烯產(chǎn)業(yè)；另一方面，政府還應(yīng)加強(qiáng)輿論監(jiān)督，嚴(yán)厲打擊虛假宣傳與不正當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)，并對(duì)涉及虛假宣傳的企業(yè)、媒體進(jìn)行處罰，同時(shí)要求其及時(shí)澄清辟謠、闡明事實(shí)，通過(guò)有效遏制虛假信息的傳播，防止個(gè)別商家在資本市場(chǎng)炒作概念，引導(dǎo)石墨烯產(chǎn)業(yè)理性發(fā)展。

（五）制定科學(xué)合理的產(chǎn)業(yè)扶持政策

制定科學(xué)合理的產(chǎn)業(yè)扶持政策有利于明確產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，并能更有效地促進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展。為此，我國(guó)首先可以專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃為依托，抓緊清理虛假石墨烯項(xiàng)目，適時(shí)規(guī)范地方政府盲目出臺(tái)的優(yōu)惠政策，并從國(guó)家層面統(tǒng)籌石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展，鼓勵(lì)地方政府因地制宜，選擇合適的切入點(diǎn)發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)，形成差異化、特色化的產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局，避免陷入低水平重復(fù)建設(shè)困境；其次要繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)石墨烯研究與應(yīng)用項(xiàng)目的政策支持，加快建立以市場(chǎng)為導(dǎo)向的科研經(jīng)費(fèi)分配制度與成果評(píng)價(jià)體系，并通過(guò)設(shè)立產(chǎn)業(yè)基金、財(cái)稅支持等方式激發(fā)市場(chǎng)的積極性，撬動(dòng)更多社會(huì)資本投資石墨烯產(chǎn)業(yè)，與此同時(shí)，引導(dǎo)高校、科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)等市場(chǎng)主體“沉”下心來(lái)，專心研發(fā)技術(shù)，耐心打磨工藝，精心制造產(chǎn)品，細(xì)心研究市場(chǎng)，充分挖掘需求；最后可以出臺(tái)專項(xiàng)規(guī)劃，依托有關(guān)機(jī)構(gòu)科學(xué)分析石墨烯市場(chǎng)需求及其發(fā)展趨勢(shì)，并根據(jù)不同發(fā)展階段市場(chǎng)需求的相關(guān)特點(diǎn)，綜合運(yùn)用消費(fèi)補(bǔ)貼、政府采購(gòu)與研發(fā)優(yōu)惠政策，通過(guò)激發(fā)市場(chǎng)潛在需求與降低企業(yè)成本并舉，同時(shí)從需求側(cè)與供給側(cè)兩個(gè)層面來(lái)激勵(lì)石墨烯企業(yè)發(fā)展，有效降低處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期相關(guān)企業(yè)面臨的各種市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)，推動(dòng)石墨烯產(chǎn)業(yè)快速健康發(fā)展。

注 釋：

① 對(duì)于前沿領(lǐng)域和新興產(chǎn)業(yè)，標(biāo)準(zhǔn)先行還是后行，學(xué)者和技術(shù)專家仍有爭(zhēng)議。標(biāo)準(zhǔn)先行可占得行業(yè)發(fā)展先機(jī)，但對(duì)于技術(shù)路線處于劇烈變化且產(chǎn)品性能不穩(wěn)定的行業(yè)而言，標(biāo)準(zhǔn)先行且未建立動(dòng)態(tài)、開(kāi)放調(diào)整機(jī)制的情況下，很有可能導(dǎo)致“先發(fā)劣勢(shì)”。

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[10]齊玉，等.國(guó)內(nèi)石墨烯相關(guān)專利分析綜述[J].上海第二工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，（4）：277-282.

[11]姚雅萱，任玲玲.淺談石墨烯產(chǎn)業(yè)在中國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用前景[Z].全國(guó)石墨烯材料技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用交流研討會(huì)，2015.

（責(zé)任編輯：許桃芳）

Countermeasure Research and the Development Situation of Graphene Industry in China

JIN Dian-chen,LI Yuan
（Graduate School of the Chinese Academy of Social Sciences，Beijing 102488）

Graphene has many excellent optical electrical thermal and mechanical properties,which contains unlimited potential applications.At the same time,it will be the super materials in high-tech competition in the future.In order to seize the commanding heights of the development of graphene industry,developed countries are working on promoting the development of graphene technology and industrialization.And the developed countries have made a series of landmark events and achievements in the field of graphene industrialization.The research and application of graphene in China is keeping pace with the developed countries,even in some areas,Chinese technology takes the head in the world.However,there are still a series of problems of graphene industrialization in China,such as no breakthrough in the large-scale production technology of the high quality raw materials,the low degree of the product market acceptance,the slow development in the high-end applications,too much thick of the market speculation atmosphere and inappropriate industrial policies of local government.In order to promote the graphene industrialization in China to make breakthrough progress,China should strengthen the scientific planning and protective mining of resources,accelerate the development of high quality graphene raw material production technology,improve product market acceptance,extended graphene high-end applications,curb false propaganda and formulate scientific and reasonable industrial support policies.

Graphene;industrialization dilemma;scale preparation;high-end application

F264.2

A

1672-626X（2017）03-0067-07

2017-01-05

金殿臣（1989- ），男，浙江溫州人，中國(guó)社會(huì)科學(xué)院研究生院博士研究生，主要從事產(chǎn)業(yè)組織研究；李媛（1989- ），女，安徽合肥人，中國(guó)社會(huì)科學(xué)院研究生院博士研究生，主要從事產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究。

10.3969/j.issn.1672-626x.2017.03.009