工信部、發(fā)改委,、科技部,、財政部近期聯(lián)合印發(fā)《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》,,明確提出大力發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè),。多數(shù)市場機構(gòu)預測,,一旦石墨烯的制備技術和應用技術實現(xiàn)突破,,其潛在市場巨大,,將給多個行業(yè)帶來顛覆性的改變,相關市場規(guī)模有望快速增長,,預計到2020年達到千億之巨,。
不過,也有業(yè)內(nèi)人士坦言,,石墨烯產(chǎn)業(yè)在快速發(fā)展的同時,,“誤導”宣傳、“大躍進”發(fā)展以及大量落后產(chǎn)能等一系列問題亟待破解。
市場規(guī)模有望破千億
業(yè)內(nèi)預計,,未來五年到十年,,石墨烯年產(chǎn)能將達到千噸級。到2020年,,石墨烯產(chǎn)業(yè)化規(guī)模將取得突破,,并達到千億級別。
石墨烯是一種碳基新材料,,有良好的光,、電、熱,、力性能,,在電子信息、新材料,、新能源,、生物醫(yī)藥等領域顯現(xiàn)廣闊的應用前景。目前,,全球已有80多個國家投入石墨烯材料的研發(fā),美,、英,、韓、日,、歐等將石墨烯研究提升至戰(zhàn)略高度,,期待它帶來巨大市場價值。例如,,目前研究普遍認為,,利用石墨烯材料制作的電池,擁有容量大充電快的特性,,一旦成功應用,,將可使智能手機的使用時間和新能源汽車的行駛里程大大增加,有望在上述兩大產(chǎn)業(yè)中引發(fā)新的產(chǎn)業(yè)革命,。
近年來,,石墨烯研發(fā)成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速。截至目前,,相當數(shù)量的研發(fā)項目已經(jīng)順利完成,,并進入商業(yè)化準備期。例如,,只用幾秒完成充電的石墨烯手機電池,、石墨烯集成電路,以及高效的石墨烯生產(chǎn)工藝等產(chǎn)品和技術都已問世,,并預計在2020年正式應用,。因此,,業(yè)內(nèi)預計,石墨烯產(chǎn)業(yè)有望進入井噴發(fā)展期,,并有可能對電子信息,、新材料、新能源,、汽車,、智能手機等產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生顛覆性的推動作用。
公開數(shù)據(jù)顯示,,目前全球石墨烯年產(chǎn)能已達到百噸級,,業(yè)內(nèi)預計,未來五年到十年,,石墨烯年產(chǎn)能將達到千噸級,。到2020年,石墨烯產(chǎn)業(yè)化規(guī)模將取得突破,,并達到千億級別,。其中,新能源市場規(guī)模將突破534億元,,復合材料市場規(guī)模將突破372億元,,電子信息行業(yè)市場規(guī)模將突破267億元。
目前,,產(chǎn)業(yè)界對石墨烯在新能源汽車電池領域的應用寄予厚望,。美國紐約州倫斯勒理工學院研究認為,使用石墨烯制造的電池,,充放電速度是鋰離子蓄電池的10倍,。另有西班牙和韓國的實驗表明,加入石墨烯后,,新能源車的續(xù)航里程有可能達到1000公里,,而充電時間只需要幾分鐘。業(yè)內(nèi)認為,,盡管以石墨烯為原材料的新能源汽車電池,,尚未大規(guī)模應用,但已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向,。一旦這一領域獲得突破,,新能源汽車產(chǎn)業(yè)的瓶頸將被打破,新能源汽車產(chǎn)業(yè)有望迅速崛起,,新能源汽車也將快速普及,。
中科院院士劉忠范認為,在目前的石墨烯研發(fā)基礎上,未來石墨烯產(chǎn)業(yè)將在三個領域有重大作為,。第一種是類似碳纖維的石墨烯材料,,將廣泛應用于航空航天等高端裝備制造業(yè);第二種是類似于塑料的石墨烯材料,,將廣泛應用于人們的日常生活中,,甚至可能在未來成為像塑料一樣普遍的材料;第三種是類似硅材料的石墨烯材料,,將廣泛應用于集成電路領域,,有望大大加速集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,進而推進整個信息產(chǎn)業(yè)的再次產(chǎn)業(yè)革命,。
此外,,從目前石墨烯領域的研究看,石墨烯及其衍生物在納米藥物運輸系統(tǒng),、生物檢測,、生物成像、腫瘤治療等方面的應用廣闊,。以石墨烯為基層的生物裝置或生物傳感器可以用于細菌分析,、DNA和蛋白質(zhì)檢測。如美國賓夕法尼亞大學開發(fā)的石墨烯納米孔設備可以快速完成DNA測序,;石墨烯量子點應用于生物成像中,,與熒光體相比具有熒光更穩(wěn)定、不會出現(xiàn)光漂白和不易光衰等特點,;石墨烯在生物醫(yī)學領域的應用研究雖處于起步階段,但卻是產(chǎn)業(yè)化前景最為廣闊的應用領域之一,。
值得注意的是,,雖然我國石墨烯產(chǎn)業(yè)起步相對較晚,但2010年后發(fā)展迅速,,目前在主要研究領域均有涉獵,,整體接近國外先進水平,部分領域領先并掌握了自主知識產(chǎn)權(quán),。數(shù)據(jù)顯示,,截至2012年,我國石墨烯論文數(shù)量超過美國,,位居世界首位,;2015年全球石墨烯專利數(shù)據(jù)顯示,排名首位的依然是中國,,之后是美國,、韓國、日本。
與此同時,,我國石墨烯產(chǎn)業(yè)化進程也在提速,。石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈包括上游原料石墨,中游制備品薄膜,、粉體和漿料等以及下游應用市場,。目前國內(nèi)已經(jīng)有數(shù)家企業(yè)具備年產(chǎn)百噸級石墨烯的生產(chǎn)能力。在應用方面,,我國在粉體領域水平已與國外接近,。寧波、東莞,、廈門等地企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出了在鋰電池,、涂料/油墨、改性塑料等領域的應用產(chǎn)品,。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策環(huán)境成型
我國對石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展高度重視,。在中央的高度重視之下,國家出臺了一系列石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展相關政策和推動措施,。
2012年工信部發(fā)布了《新材料十二五規(guī)劃》,,把石墨烯作為發(fā)展的前沿材料之一,首次明確提出了要支持石墨烯新材料的發(fā)展,。在國家科技重大專項,,尤其975計劃和自然科學基金,以及科技部與中國科學院的眾多科研項目當中,,也都對石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供必要的經(jīng)費支持,;2014年工信部等三部委聯(lián)合發(fā)布的關鍵材料升級換代工程實施方案當中,提出了到2016年要實現(xiàn)20種左右的重點新材料批量生產(chǎn)和應用,,石墨烯就位列其中,;2015年我國提出的中國制造2025戰(zhàn)略,在重點領域技術路線圖當中,,對石墨烯產(chǎn)業(yè)的中長期發(fā)展路線也進行了部署,;2015年11月,《關于石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干意見》正式出臺,,成為未來我國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的綱領性文件,。
2016年,工信部原材料司在北京召開了石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展座談會,,分析了石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀,、熱點、難點,,同時提出從2016到2017年石墨烯產(chǎn)業(yè)的推進重點,,提出了促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展的措施建議,,并研討了擬建石墨烯創(chuàng)新中心的使命、功能,、定位以及組建運營模式等,。2016年6月,第四屆新材料博覽會上,,中國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟成立,,眾多科研機構(gòu)和產(chǎn)業(yè)界公司都表示,將聯(lián)合各界力量共同推進我國石墨烯產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,。
除了國家政策支持,,地方政府也紛紛出臺相關政策,搶占石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展先機,。目前,,多個地方通過設立產(chǎn)業(yè)園區(qū)、設立重大的科技專項,、設立產(chǎn)業(yè)引導基金,,以及出臺相關優(yōu)惠政策等形式,促進石墨烯關鍵技術的研發(fā),,以及產(chǎn)業(yè)化的應用示范,。截至目前,寧波,、常州,、無錫、青島,、重慶等地,,均設立了產(chǎn)業(yè)園區(qū)。此外,,2014年我國首個石墨烯產(chǎn)業(yè)基金成立,,總投資規(guī)模20億元;2016年由中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新聯(lián)盟籌備的石墨烯產(chǎn)業(yè)天使投資基金也正式成立,,首期規(guī)模達到1.2億元。
更為重要的是,,資本市場對石墨烯產(chǎn)業(yè)也給予了巨大的熱情,。例如,華麗家族,、德爾未來,、中國寶安、中泰化學等上市公司,,近年來紛紛通過收購或投資等形式進軍石墨烯產(chǎn)業(yè),。同期,,賽富基金等風投機構(gòu)也積極投資石墨烯的研發(fā)、測試和產(chǎn)業(yè)化,。據(jù)多家第三方市場機構(gòu)數(shù)據(jù),,目前國內(nèi)專門用于石墨烯產(chǎn)業(yè)的風投基金已超過20支,過去5年公開的創(chuàng)投活動也超過了100起,。
工信部賽迪研究院原材料研究所李丹研究員認為,,從中央到地方的政策支持,以及資本市場的熱捧,,為我國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了良好的發(fā)展環(huán)境,。從政策走向來看,未來我國還將出臺一系列促進石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的具體措施,,《關于石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干意見》將會從文件進入具體的落實階段,。他認為,未來我國需要設立國家級的石墨烯研發(fā)機構(gòu),,建立若干國家級的石墨烯創(chuàng)新中心,,設立石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項計劃和專項基金。同時,,還應將石墨礦確定為戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源,,并在此基礎上,打通應用環(huán)節(jié),,形成上下游一體化的產(chǎn)業(yè)鏈條,,加快制定正確的技術路線和材料標準、應用標準等應用規(guī)范,,做大做強采,、選、冶一體的高科技龍頭企業(yè)集團,,建立石墨烯的產(chǎn)業(yè)基地,,以此來進一步推進石墨烯產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
隱憂尚存亟待破解
石墨烯產(chǎn)業(yè)在快速發(fā)展的同時,,也存在“誤導”宣傳,、“大躍進”等一系列問題。業(yè)內(nèi)認為,,要通過標準來營造良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境,,提升石墨烯產(chǎn)業(yè)的核心競爭力。
經(jīng)過多年的發(fā)展,,我國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展已初具規(guī)模,。中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書長李義春表示,目前我國石墨烯生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)從2015年的300多家增長到2016年的400多家,,2016年我國石墨烯相關產(chǎn)品的銷售額已經(jīng)達到30億元左右,,發(fā)展態(tài)勢喜人,。不過,包括李義春在內(nèi)的多數(shù)業(yè)內(nèi)人士均坦言,,石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展目前仍存在不小的隱憂,,并且亟待解決。
中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟標準委員會主任戴石峰表示,,石墨烯產(chǎn)業(yè)在發(fā)展中存在著夸大宣傳,、虛假宣傳等問題,阻礙了行業(yè)的發(fā)展,?!耙环矫媸遣糠制髽I(yè)把石墨烯神話化,把它說成萬能材料,,這對石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展極為不利,,因為期望越大失望越大。另一方面?zhèn)€別企業(yè)把石墨當作石墨烯來賣,,給產(chǎn)業(yè)帶來巨大傷害,。所以,石墨烯行業(yè)健康發(fā)展亟須標準指導和引領,?!?/p>
李丹認為,由于種種原因石墨烯產(chǎn)業(yè)目前存在四大“誤導”宣傳,,這不但被部分市場炒作行為利用,,還大大阻礙了整個產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。李丹介紹,,這四種“誤導”主要是:第一,,把石墨烯的發(fā)展依托到石墨資源的發(fā)展上,將石墨烯的產(chǎn)業(yè)稀缺性和資源稀缺性進行混淆,;第二,,是將石墨烯的微觀性能夸大為宏觀性能,過分宣傳石墨烯材料的應用,;第三,,是將石墨烯作為半導體的替代材料前景想象得過于樂觀,根據(jù)目前產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平,,石墨烯材料要大規(guī)模替代現(xiàn)有的半導體材料還需要至少二三十年,;第四,是混淆石墨粉體與石墨烯的概念,,這使得市場中出現(xiàn)了大量魚目混珠的所謂石墨烯企業(yè),這些企業(yè)并不具備石墨烯的研發(fā)和應用能力,,但卻利用信息不對稱,,在市場上掀起了一波波的炒作,。
中科院院士劉忠范介紹,在過去幾年市場炒作的助推下,,各地紛紛上馬石墨烯項目,,但這其中的大部分是不具備核心技術的低端石墨烯項目,這就造成了石墨烯產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)“大躍進”,、“大煉鋼鐵”式的發(fā)展趨勢,。事實上,在這一產(chǎn)業(yè)趨勢的影響下,,作為一個新興產(chǎn)業(yè),,石墨烯行業(yè)卻出現(xiàn)了大量落后產(chǎn)能。
戴石峰認為,,要解決目前石墨烯產(chǎn)業(yè)的問題,,就需要提升石墨烯產(chǎn)業(yè)的核心競爭力,首先要通過標準來營造良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境,;其次要促進典型應用,,同時還要提高產(chǎn)業(yè)集中度,促進產(chǎn)業(yè)深度融合,。
據(jù)中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟介紹,,在聯(lián)盟2017年的工作中,計劃對石墨烯技術進行全球范圍內(nèi)的專利檢測分析,,了解美國,、日本和韓國等發(fā)達國家跨國公司的專利申請保護策略和技術路線發(fā)展狀況,撰寫2017年的石墨烯專利技術分析報告,,在此基礎上開展石墨烯技術的專利分析預警工作,,為石墨烯企業(yè)制定研發(fā)戰(zhàn)略及布局專利提供指導,以此提升產(chǎn)業(yè)的核心競爭力,。
此外,,聯(lián)盟還將圍繞“四個平臺、一個基地”,,即搭建產(chǎn)業(yè)發(fā)展服務平臺,、投融資服務平臺、“一帶一路”國際合作平臺,、商務合作平臺以及產(chǎn)業(yè)應用示范基地,,推動石墨烯產(chǎn)業(yè)的應用發(fā)展,以此來促進國內(nèi)整個石墨烯領域形成產(chǎn)業(yè)能力和國際競爭力,。
工信部原材料司副司長苗治民表示,,“十三五”時期,推動石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展,,首先仍然要從應用發(fā)力,,然后在應用上制定一些新政策,,包括保險機制、財稅機制等,。其次是重點促進體系建設,,包括標準、統(tǒng)計,、創(chuàng)新,、監(jiān)測,以及協(xié)同體系等,。他透露,,這些政策和體系的相關細則、細節(jié)目前正在研究當中,。
苗治民還提醒業(yè)內(nèi)人士重點關注以下幾點:首先是技術和裝備,,如何形成自身的技術和裝備,這是一個重要方向,;其次是應用,,石墨烯應用取得了很大進步,但是在高端領域還需要加大努力,;第三是檢測和標準,;第四是國家創(chuàng)新制造中心建設,這是面向未來布局的工作,。苗治民希望業(yè)內(nèi)共同努力,,盡快組建國家石墨烯制造業(yè)創(chuàng)新中心,然后在該平臺之下形成自己的技術裝備和標準,,開拓高端應用,,引領我國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展。