石墨烯產業化到底卡在了哪？

　　用“一半是火焰，一半是海水”來形容當前石墨烯產業發展的境況毫不為過——一邊是制備技術研發不斷成熟，呈現出資本熱、學術熱；另一邊是規模化應用頻頻遇冷，產業化發展亟待突破。然而，石墨烯產業發展的這種境況有望很快被打破，石墨烯產業化正步入黎明前夕。

　　據近日舉行的中加石墨烯產業及應用研討會透露，盡管石墨烯產業化面臨技術、市場、成本等問題，但利好的是石墨烯有望入選“十三五”新材料重大專項，石墨烯研發及產業化也將在“十三五”科技發展規劃中占一定位置。

　　無獨有偶。中國石墨烯產業聯盟近日召開新聞發布會稱，由于受制備和應用技術的制約，石墨烯目前還不能大規模產業化，但前景可期。

　　據中國石墨烯產業聯盟預計，目前全球石墨烯年產能達到百噸級，未來５－１０年將達到千噸級。到２０２０年，全球石墨烯市場規模將超１０００億元，其中中國占比５０％－８０％，將在全球石墨烯產業中起到主導和核心作用。

　　“新材料之王”的魅力

　　作為目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“新材料之王”。我國政府對于石墨烯產業的發展一直保持高度關注和重視，尤其是２０１５年以來對石墨烯的政策更是明顯加碼。２月，工業和信息化部下發了《關于印發２０１５年原材料工業轉型發展工作要點的通知》，要求制訂石墨烯等專項行動計劃，組建碳纖維、石墨烯、稀土等新材料產業聯合創新中心。５月和１０月，國務院分別發布了《中國制造２０２５》和《＜中國制造２０２５＞重點領域技術路線圖》，提出了石墨烯產業“２０２０年形成百億產業規模，２０２５年整體產業規模突破千億”的發展目標。

　　１１月，工業和信息化部、國家發改委、科技部下發《關于加快石墨烯產業創新發展的若干意見》，提出到２０１８年石墨烯材料制備、應用開發、終端應用等關鍵環節良性互動的產業體系基本建成，到２０２０年形成完善的石墨烯產業體系，實現石墨烯材料標準化、系列化和低成本化。

　　今年５月，備受業界關注的《石墨烯材料的術語、定義及代號》國家標準（征求意見稿）在國家標準化管理委員會官網正式公布，并向社會公開征求意見。這標志著我國首個石墨烯國家標準制定取得重要進展。

　　業內預計，中國國際石墨烯資源產業聯盟今年９月將正式成立，同時上海石墨烯產業技術功能型平臺將正式運作。

　　產業化為何頻頻遇冷

　　可以說，在石墨烯被發現及優越的材料性能被認可之后，其被業界追捧的程度可用“無與倫比”來形容。然而，與之上游研發熱、資本追逐熱等形成鮮明對比的是，其下游規模化應用卻頻頻遇冷。

　　“目前，石墨烯行業存在冷熱不均的局面，一是學術界、資本界、媒體的熱與產業界的冷；二是政府招商的熱與落地配套政策的冷；三是中國群眾式的熱和發達國家注重長遠的冷。”在中加石墨烯產業及應用研討會上，工業和信息化部賽迪研究院原材料工業研究所所長肖勁松表示。

　　據肖勁松介紹，截至目前，中國申請石墨烯領域專利２２００多件。據不完全統計，目前全國有８０多所國內一流高校和研究機構涉足石墨烯研究。

　　他分析稱，當前石墨烯產業化存在技術、市場以及成本三個主要問題，比如關鍵性技術尚未獲得實質性突破，下游應用領域研發落后，產業應用技術缺乏指導，前期研發投入資金量大且周期長等。

　　對此，肖勁松建議，“十三五”期間國家應設立石墨烯發展專項計劃和專項基金，將石墨烯確定為戰略性礦產資源；打通應用環節，形成上下游一體化的產業鏈條；加快制定正確的技術路線和材料標準、應用標準等標準規范；做大做強采、選、冶一體的高科技龍頭企業集團，建立石墨烯產業基地；鼓勵和引導社會資本進入石墨烯產業領域。

　　鑒于現實中“冷熱不均”、頻頻遇冷的境況，業界對于石墨烯產業化的熱情逐漸冷卻下來。甚至有不少業外人士與投資者認為，石墨烯實現產業化為時過早。

　　對此，肖勁松表示：“石墨烯產業正處于概念導入期、產業化突破前期。”在他看來，按照硅材料產業的成熟周期為２０年來推斷，石墨烯產業化成熟至少還需要５－１０年，接下來如何破局是關鍵。

　　“近期，我們對石墨烯產業鏈進行了調研。調研發現，我國部分石墨烯企業仍受制于制備工藝不成熟、成本高、環保嚴、不穩定性等因素，從而導致其商業化應用推廣進程緩慢。”在中加石墨烯產業及應用研討會上，中國非金屬礦工業協會石墨專業委員會副秘書長劉榮華表示。

　　難以估量的市場前景

　　“當前，石墨烯發展已進入了產業化的黎明前夕，與外界認知存在巨大的預期差。”劉榮華表示，市場對于石墨烯產業政策的預期非常強烈，而且石墨烯有望入選“十三五”新材料重大專項。

　　據了解，目前，石墨烯主要以石墨烯粉體及石墨烯薄膜兩種形式存在。石墨烯粉體通過天然石墨制備出來，應用于新材料領域和能源領域。石墨烯薄膜是通過甲烷制備出來，應用于電子領域、環境領域和醫藥領域等。

　　經過調研，劉榮華預計，今年下半年石墨烯產業將是“粉”“膜”登場，應用的行業包括防腐涂料、導熱塑料、石墨烯ＥＰＳ、消費電子散熱片、超級電容器及鋰電池等。“部分石墨烯企業２０１５年已經突破了千萬元收入，今年有望突破億元收入。在復合材料、鋰離子電池正極材料以及電子觸摸屏領域，石墨烯最有希望率先實現產業化。”

　　根據劉榮華對國內石墨烯企業進行的調研了解，目前石墨烯在復合材料中比較明確的幾個應用包括防腐涂料、改性塑料以及石墨烯ＥＰＳ。

　　在防腐涂料領域，據市場預計，２０１５年我國常規防腐涂料、重防腐涂料產量分別達到３００萬噸和１５０萬噸左右，防腐涂料總產量達到４５０萬噸左右；到２０１７年或可達６００萬噸。按千分之一的石墨烯用量、１００萬元／噸計算，到２０１７年其潛在市場規模為６０億元。

　　石墨烯改性塑料應用廣泛，市場空間大。以ＰＶＣ材料為例，我國每年ＰＶＣ塑料產量約為１８００萬噸，按１％的ＰＶＣ材料添加５％的石墨烯來測算，單ＰＶＣ塑料領域對石墨烯的需求就有接近萬噸級別。除塑料材料之外，其他高分子材料如橡膠等對石墨烯的需求量也十分巨大。

　　石墨烯ＥＰＳ與普通聚苯板相比，具備兩大優點：低導熱系數與低密度。石墨烯ＥＰＳ比普通聚苯板導熱率大幅降低了２０％，意味著保溫層的經濟厚度可以降低２０％；石墨烯ＥＰＳ的密度也顯著低于普通聚苯板，在同樣的保溫效果下，意味著原材料的使用量可以大幅降低，更加符合節能環保的標準。

　　“石墨烯在鋰離子電池中的應用比較多元化，目前已經實現商業化的是用在正極材料中作為導電劑，來改善電極材料的導電性能，提高倍率性和循環壽命。”劉榮華介紹說，石墨烯在鋰離子電池市場上的潛在容量為１０億元級別。

　　劉榮華預計，隨著新能源汽車產量的迅猛增長，市場對于導電添加劑的需求也將呈飛速提升態勢。預計到２０１８年，石墨烯導電劑用量將達５００噸，其在鋰電池導電劑材料中的占比也將逐步提高。以目前導電漿料中的石墨烯來估算，２０１８年對應的石墨烯導電漿料需求量在１萬噸以上。

　　“石墨烯也將成為理想的鋰離子負極材料。”劉榮華分析，硅作為鋰離子負極材料，其理論比容量高達４２００毫安時／克，但其在充放電過程中體積變化大，造成循環穩定性較差，而用石墨烯包覆硅材料（石墨烯改性硅基材料）能一定程度上緩沖其巨大的體積變化。

　　按單位電池材料使用百分之一石墨烯（實際用量可能會更高）、５０萬元／噸的價格計算，石墨烯在鋰電池領域每年潛在市場規模為１６億元。

　　同時，石墨烯薄膜在柔性顯示領域開始大展身手。國內已有多家企業實現從柔性屏到多點觸控柔性屏的突破。以石墨稀材料技術制作的柔性觸摸屏可讓不規則或弧形的移動設備實現先進的多點觸控功能。樂觀估計，２０１５年石墨烯薄膜潛在市場空間為２１．６億元。

　　“石墨烯產業化的關鍵是發揮石墨烯的材料特性，尋找高性價比應用。關于石墨烯產業化，未來石墨烯產業的發展主要取決于下游應用技術和市場開拓進展；而石墨烯應用的關鍵在于怎么把石墨烯和現有材料體系融合，更大限度地發揮石墨烯的優異性能，取得較高的性價比。”劉榮華說。根據石墨烯的不同特性、技術難度和應用性價比，他總結了以下發展路徑——近期，復合材料＋觸控產品；中期，能源領域＋傳感器；長期，半導體器件應用。

　　顯然，石墨烯產業化大幕拉開在即。可以預見，以石墨烯新材料應用創新推動傳統行業升級將是未來幾年的主旋律。

　　轉自：中國高新技術產業導報

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