石墨烯產(chǎn)業(yè)化亟需邁過三道坎

石墨烯產(chǎn)業(yè)化亟需邁過三道坎

石墨烯自問世以來，其關(guān)注度就不斷提高，加之其用途廣泛，在能源裝備、交通運(yùn)輸、航空航天、電子信息等傳統(tǒng)和新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域均呈現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，正引領(lǐng)著新材料領(lǐng)域的顛覆性革命。在國家政策的引導(dǎo)下、地方政府及企業(yè)的大力推動(dòng)下，我國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，但整體仍處于概念導(dǎo)入期、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展初期，大規(guī)模應(yīng)用市場(chǎng)尚未打開、缺乏龍頭企業(yè)帶動(dòng)、發(fā)展環(huán)境有待改善等問題仍然橫亙?cè)谑┊a(chǎn)業(yè)化道路上。

一、我國石墨烯產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀



1.市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大



近年來，我國石墨烯產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，據(jù)中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2015年我國石墨烯產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模僅為6億元，2017年已經(jīng)增長(zhǎng)至70億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率超過200%，其中石墨烯在新能源領(lǐng)域規(guī)模達(dá)到50億元，石墨烯涂料規(guī)模達(dá)到8億元，復(fù)合材料和大健康規(guī)模達(dá)到5億元，節(jié)能環(huán)保和電子信息領(lǐng)域規(guī)模達(dá)到1億元。隨著石墨烯技術(shù)的不斷創(chuàng)新和下游應(yīng)用的不斷成熟，石墨烯市場(chǎng)規(guī)模仍將呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢(shì)。預(yù)計(jì)到2020年，我國石墨烯市場(chǎng)規(guī)模將形成百億規(guī)模。



2.全產(chǎn)業(yè)鏈體系基本建立



隨著石墨烯產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，全產(chǎn)業(yè)鏈布局已經(jīng)初見雛形，基本覆蓋了從制備到應(yīng)用研究到石墨烯產(chǎn)品生產(chǎn)，直至下游應(yīng)用的全環(huán)節(jié)。基本形成以北京為核心，東部沿海地區(qū)產(chǎn)業(yè)帶和內(nèi)蒙-黑龍江地區(qū)產(chǎn)業(yè)帶為集聚區(qū)，多地點(diǎn)狀分布式的產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全國在工商、民政等部門登記注冊(cè)的石墨烯單位已經(jīng)超過4800家，涉及石墨烯材料制備及應(yīng)用各個(gè)領(lǐng)域，單位數(shù)量居全球之首，從制備領(lǐng)域看，相關(guān)產(chǎn)品主要以粉體和薄膜為主，其中石墨烯粉體企業(yè)主要包括常州第六元素材料科技股份有限公司、寧波墨西科技有限公司、青島昊鑫新能源科技有限公司、寶泰隆等;石墨烯薄膜企業(yè)主要包括重慶墨希科技有限公司、常州二維碳素科技股份有限公司、無錫格菲電子薄膜科技有限公司等。從應(yīng)用領(lǐng)域看，基本覆蓋了新能源、儲(chǔ)能、電子顯示、防腐涂料、大健康等多領(lǐng)域。表1所示為終端應(yīng)用的典型案例。

石墨烯產(chǎn)業(yè)化亟需邁過三道坎

表1 終端應(yīng)用典型案例



3.產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不斷完善



石墨烯作為一種新型材料，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是引領(lǐng)其創(chuàng)新發(fā)展的重要前提，近年來我國石墨烯產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范進(jìn)展較快。一是加快制定國家標(biāo)準(zhǔn)，成立了石墨烯標(biāo)準(zhǔn)化工作推進(jìn)組，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，啟動(dòng)了石墨烯相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)研工作，加快《石墨烯材料的名詞術(shù)語與定義》《光學(xué)法測(cè)定石墨烯層數(shù)》《石墨烯鋅粉涂料》等8項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。二是積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)制定，在國際標(biāo)準(zhǔn)化組織納米技術(shù)委員會(huì)(ISO/TC 229)和國際電工委員會(huì)納電子產(chǎn)品與系統(tǒng)技術(shù)委員會(huì)(IEC/TC 113)啟動(dòng)的8項(xiàng)石墨烯國際標(biāo)準(zhǔn)中，我國專家參與了其中2項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的制定，此外，我國還同英國一起成立了中英石墨烯標(biāo)準(zhǔn)化合作工作組，和英國石墨烯標(biāo)準(zhǔn)化研究領(lǐng)域開始了實(shí)質(zhì)性合作。三是地方和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展加快，廣西發(fā)布了《石墨烯三維構(gòu)造粉體材料的檢測(cè)與表征方法》《石墨烯三維構(gòu)造粉體材料名詞術(shù)語和定義》等5項(xiàng)石墨烯系列地方標(biāo)準(zhǔn)，是我國首個(gè)石墨烯系列地方標(biāo)準(zhǔn)，東旭光電、中國航發(fā)北京航空材料研究院等龍頭企業(yè)和行業(yè)協(xié)會(huì)等正在編制的相關(guān)行業(yè)/企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接近40項(xiàng)。



4.產(chǎn)業(yè)示范進(jìn)展順利



當(dāng)前我國石墨烯產(chǎn)業(yè)正處于從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵時(shí)期，對(duì)較為成熟的產(chǎn)品開展產(chǎn)業(yè)示范，對(duì)加快石墨烯產(chǎn)品應(yīng)用推廣及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程具有較好的推動(dòng)作用。一方面國家政策積極引導(dǎo)，如工業(yè)和信息化部、國家財(cái)政部、中國銀行保險(xiǎn)監(jiān)督管理委員會(huì)聯(lián)合建立新材料首批次應(yīng)用保險(xiǎn)補(bǔ)償機(jī)制并開展試點(diǎn)工作，把5種石墨烯材料納入重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄，以期突破石墨烯應(yīng)用的初期市場(chǎng)瓶頸，此外，政策還鼓勵(lì)在電化學(xué)儲(chǔ)能、海洋工程、柔性電子器件、重大環(huán)保技術(shù)裝備、汽車、紡織品行業(yè)等領(lǐng)域拓展石墨烯應(yīng)用，并把石墨烯列入增強(qiáng)制造業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力行動(dòng)計(jì)劃。另一方面市場(chǎng)積極響應(yīng)，各地產(chǎn)業(yè)示范工程如火如荼，如中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所在石墨烯重防腐涂料關(guān)鍵技術(shù)突破以及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面取得重大進(jìn)展，在國網(wǎng)大型輸電鐵塔、大型海洋波浪能發(fā)電裝置、光伏發(fā)電裝置、航天裝備等領(lǐng)域開展了示范應(yīng);東旭光電“超極燈”系列石墨烯散熱大功率LED路燈改造項(xiàng)目成功在北京城市副中心通州區(qū)示范實(shí)施。目前石墨烯產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目進(jìn)展順利，目前已經(jīng)在防腐涂料、復(fù)合材料、儲(chǔ)能材料等領(lǐng)域均已經(jīng)開展示范應(yīng)用，并初步構(gòu)建了示范應(yīng)用推廣鏈。

石墨烯產(chǎn)業(yè)化亟需邁過三道坎

二、我國石墨烯產(chǎn)業(yè)化面臨的3大障礙



1.大規(guī)模應(yīng)用市場(chǎng)尚未打開



一種新材料從發(fā)現(xiàn)到實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用一般需要數(shù)十年的時(shí)間，尤其關(guān)鍵核心技術(shù)的突破就需要幾年甚至十幾年的時(shí)間，而石墨烯從發(fā)現(xiàn)至今僅有10余年的時(shí)間，還是一種較為“年輕”的材料。從應(yīng)用現(xiàn)狀來看，雖然基本實(shí)現(xiàn)了初步應(yīng)用，并在部分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，但大多數(shù)的產(chǎn)品仍然屬于利用石墨烯與原有材料結(jié)合提升產(chǎn)品性能，技術(shù)門檻相對(duì)較低，且同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重，多數(shù)以樣品和實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品為主，尚未真正形成商品。而下游應(yīng)用企業(yè)要應(yīng)用石墨烯替代那些已經(jīng)達(dá)到極佳性價(jià)比的傳統(tǒng)材料，不僅需要支出研發(fā)、改變生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)線、培訓(xùn)員工、市場(chǎng)推廣等方面費(fèi)用，還要承擔(dān)石墨烯應(yīng)用效果不確定帶來的風(fēng)險(xiǎn)，整體風(fēng)險(xiǎn)較大，因此目前市場(chǎng)認(rèn)可度不高。雖然我國已經(jīng)具備了較高的石墨烯粉體及薄膜制備產(chǎn)能，但實(shí)際產(chǎn)量偏低，真正開展業(yè)務(wù)的企業(yè)數(shù)量也較少，且以石墨烯為主業(yè)的上市公司也都處于虧損狀態(tài)，大規(guī)模的應(yīng)用市場(chǎng)仍然尚未打開。



2.缺乏龍頭企業(yè)帶動(dòng)



目前國內(nèi)從事石墨烯生產(chǎn)的企業(yè)以中小型初創(chuàng)企業(yè)為主，雖然有部分大型民營企業(yè)、國企和央企開始關(guān)注石墨烯，但有實(shí)質(zhì)性投入的企業(yè)仍較少。石墨烯作為一種技術(shù)含量高、前期投入大的產(chǎn)業(yè)，要想真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，需要長(zhǎng)期持續(xù)的資金投入，而中小企業(yè)受制于資金、人才等因素限制，難以在石墨烯領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)期、持續(xù)性的投入，因此龍頭企業(yè)的帶頭作用就顯得極為重要。縱觀美國、歐盟、韓國等國家和地區(qū)，龍頭企業(yè)在石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中均發(fā)揮了重要作用，如美國IBM公司、美國納米技術(shù)儀器公司、日本東芝公司、韓國三星集團(tuán)等都早早開始布局石墨烯產(chǎn)業(yè)，投入大量的資金、人力等從事石墨烯的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)工作，并取得顯著進(jìn)展，同時(shí)在專利申請(qǐng)方面也更加注重前瞻性布局，不僅專利數(shù)量多、申請(qǐng)活躍度高，而且在世界其他主要國家都申請(qǐng)了專利保護(hù)，對(duì)加快石墨烯科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程提供了良好基礎(chǔ)。



3.產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境有待改善



石墨烯作為前沿性、先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，其培育與發(fā)展有自身的規(guī)律和特殊性，需要運(yùn)用新的市場(chǎng)手段發(fā)展培育，尤其為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供良好的發(fā)展軟環(huán)境尤其重要，但整體看來目前石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境仍有待改善。一是知識(shí)產(chǎn)權(quán)重視不足，石墨烯作為一種新材料，發(fā)展速度較快，但相關(guān)專利保護(hù)等尚不完善，再加上下游用戶對(duì)相關(guān)產(chǎn)品不了解，導(dǎo)致很多侵權(quán)事件發(fā)生，尤其在應(yīng)用領(lǐng)域更加常見，烯旺新材打響了石墨烯行業(yè)維權(quán)打假的第一槍，將涉嫌商標(biāo)、專利侵權(quán)的深圳原始點(diǎn)生物科技有限公司及運(yùn)營“金點(diǎn)子知識(shí)產(chǎn)權(quán)”微信公眾號(hào)的深圳金點(diǎn)子網(wǎng)絡(luò)科技有限公司告上法庭。二是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系有待完善。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是引領(lǐng)石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的前提，目前我國石墨烯產(chǎn)業(yè)目前在下游應(yīng)用、產(chǎn)品認(rèn)證、檢測(cè)、使用標(biāo)準(zhǔn)等方面仍是空白。如上游制備，石墨烯產(chǎn)品有粉體、微片、漿料、薄膜等多種類別，規(guī)格各異，適用領(lǐng)域各不相同，制備工藝技術(shù)也多種多樣，目前尚未有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)規(guī)范。三是行業(yè)公共服務(wù)不足。雖然目前國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)園、聯(lián)盟等相繼成立，但多數(shù)的服務(wù)能力有限，多以區(qū)域或重點(diǎn)企業(yè)為主，難以實(shí)現(xiàn)覆蓋全行業(yè)，如目前雖然成立了石墨烯檢測(cè)檢驗(yàn)中心，但服務(wù)內(nèi)容多以檢測(cè)來物中是否含有石墨烯為主，至于含量多少、發(fā)揮作用如何等均難以實(shí)現(xiàn)。此外，石墨烯行業(yè)統(tǒng)計(jì)和運(yùn)行監(jiān)測(cè)也存在缺失，難以為政府政策制定和行業(yè)管理提供支撐。



三、我國石墨烯產(chǎn)業(yè)化的思考



1.加強(qiáng)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展



聚焦石墨烯在防腐涂料、熱管理材料、潤(rùn)滑油、復(fù)合材料等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)方面的推動(dòng)作用，加快突破關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)。圍繞國家對(duì)新一代顯示器件、大健康、環(huán)保、高端制造等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的需求，加快石墨烯在新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)、突破以及相關(guān)專利的前瞻性布局，引導(dǎo)創(chuàng)新要素和創(chuàng)新資源向這些領(lǐng)域聚集。選擇基本實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)、技術(shù)較為成熟、下游用戶認(rèn)可度高的石墨烯應(yīng)用產(chǎn)品開展應(yīng)用示范，培植一批先導(dǎo)用戶，加快下游市場(chǎng)的培養(yǎng)，引導(dǎo)有實(shí)力的大型企業(yè)投入相關(guān)下游應(yīng)用產(chǎn)品的研發(fā)。建立一批示范項(xiàng)目，選擇若干應(yīng)用領(lǐng)域，打造從材料制備到終端產(chǎn)品的全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉丁?br>


2.培育優(yōu)勢(shì)骨干企業(yè)



選擇一批優(yōu)勢(shì)明顯、成長(zhǎng)性好的重點(diǎn)龍頭企業(yè)，以項(xiàng)目承接、訂單補(bǔ)貼、資本運(yùn)作、戰(zhàn)略合作等方式，加快培育具有競(jìng)爭(zhēng)力的龍頭企業(yè);鼓勵(lì)國有大企業(yè)參與石墨烯等相關(guān)技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用領(lǐng)域拓展。支持優(yōu)勢(shì)企業(yè)通過兼并重組、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、協(xié)作配套等方式與上下游企業(yè)建立緊密合作關(guān)系，提高石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的集中度。重點(diǎn)關(guān)注石墨烯領(lǐng)域擁有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)、核心競(jìng)爭(zhēng)力和品牌優(yōu)勢(shì)的創(chuàng)新型企業(yè)或創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)、在孵化系統(tǒng)集成方面具有較強(qiáng)能力和垂直整合實(shí)力的企業(yè)、以及在細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域獨(dú)具特色、具有品牌和渠道優(yōu)勢(shì)的潛力企業(yè)對(duì)其進(jìn)行培養(yǎng)。鼓勵(lì)大中小企業(yè)協(xié)同發(fā)展，提高材料制備企業(yè)的集中度。



3.優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境



一是加強(qiáng)石墨烯知識(shí)產(chǎn)權(quán)的前瞻性布局和保護(hù)，細(xì)化石墨烯專利鼓勵(lì)政策，引導(dǎo)企業(yè)、科研院所等申請(qǐng)高質(zhì)量專利，并在一些高技術(shù)領(lǐng)域開展前瞻性布局，同時(shí)加大對(duì)石墨烯專利侵權(quán)事件的懲罰力度，維護(hù)市場(chǎng)公平競(jìng)爭(zhēng)秩序。二是進(jìn)一步完善標(biāo)準(zhǔn)體系，研究制定石墨烯層數(shù)測(cè)定、比表面積、導(dǎo)電率等物化特征和性能表征的評(píng)價(jià)體系，積極開展國際交流合作，開展石墨烯材料相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)、制備、包裝、運(yùn)輸、應(yīng)用等標(biāo)準(zhǔn)化研究，逐步構(gòu)建全產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)準(zhǔn)體系。

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