中國石墨烯困境：空有產(chǎn)能卻很難賣出產(chǎn)品

2016-09-28   來源：潤滑油情報(bào)網(wǎng)

摘要：石墨烯是由碳原子組成的只有一層原子層厚度的二維晶體，作為唯一的二維碳材料，結(jié)構(gòu)的特殊性也讓其在性能上呈現(xiàn)出其他碳材料所不具備的優(yōu)勢——強(qiáng)度高、韌性強(qiáng)、透光率高、重量輕、導(dǎo)電性佳、導(dǎo)熱性優(yōu)......

石墨烯是由碳原子組成的只有一層原子層厚度的二維晶體，作為唯一的二維碳材料，結(jié)構(gòu)的特殊性也讓其在性能上呈現(xiàn)出其他碳材料所不具備的優(yōu)勢——強(qiáng)度高、韌性強(qiáng)、透光率高、重量輕、導(dǎo)電性佳、導(dǎo)熱性優(yōu)。

石墨烯的提取方式并不復(fù)雜，但看似簡單的提取方式雖然可以獲得高品質(zhì)的石墨烯，但石墨烯的大小只能靠運(yùn)氣且很難實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，因?yàn)?毫米厚的石墨薄片就能剝離出300萬層石墨烯。

推至科研角度而言，中國在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(dá)7925個(gè)，居全球第一。而從專利布局來看，企業(yè)和學(xué)校總占比達(dá)80%以上，公司占比低于學(xué)校，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程提速有限。

作為21世紀(jì)最具顛覆性的新材料，自誕生之日起，石墨烯就成為科技界和資本界追逐的熱點(diǎn)，而其所承載的贊譽(yù)和爭議一樣多。石墨烯是由碳原子組成的只有一層原子層厚度的二維晶體，作為唯一的二維碳材料，結(jié)構(gòu)的特殊性也讓其在性能上呈現(xiàn)出其他碳材料所不具備的優(yōu)勢——強(qiáng)度高、韌性強(qiáng)、透光率高、重量輕、導(dǎo)電性佳、導(dǎo)熱性優(yōu)。

制造之難

獨(dú)特的結(jié)構(gòu)帶來的優(yōu)異性能從某種程度而言也成為石墨烯材料普及的制約因素。從材料結(jié)構(gòu)而言，單個(gè)碳原子層組成的二維材料，沒辦法單獨(dú)使用，而石墨烯自身化學(xué)鍵飽和，又很難和其他材料復(fù)合。

石墨烯的提取過程并不復(fù)雜，但石墨烯的大小只能靠運(yùn)氣且很難實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，因?yàn)?毫米厚的石墨薄片就能剝離出300萬層石墨烯。多數(shù)化學(xué)方法制備的石墨烯，并不是純石墨烯，其實(shí)質(zhì)為多層的石墨堆積，產(chǎn)品質(zhì)量無法得到保障；化學(xué)氣相沉積制備石墨烯薄膜成本高，成品率低，難以進(jìn)行批量化生產(chǎn)。

目前的石墨烯主要有兩種形態(tài)，一種是石墨烯薄膜，一種是類似炭黑的石墨烯粉體，兩者的應(yīng)用方向也不盡相同。薄膜形態(tài)的石墨烯已經(jīng)可以大規(guī)模生產(chǎn)，但石墨烯粉體則復(fù)雜很多，有一些公司和機(jī)構(gòu)將單層和多層混為一談，將厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過10個(gè)原子層的石墨烯微片或石墨烯納米片也稱為石墨烯。

科研和產(chǎn)業(yè)未有效銜接

目前我國的石墨烯生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)超過百家，尤其在常州、青島、重慶、無錫、深圳等地形成了產(chǎn)業(yè)集群。但與海外三星、IBM、諾基亞、英特爾、陶氏化學(xué)等大公司推動產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用不同，中國的石墨烯生產(chǎn)多集中于中小型公司，大型企業(yè)較少參與。

但推至科研角度而言，中國在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(dá)7925個(gè)，居全球第一。而從專利布局來看，企業(yè)和學(xué)�？傉急冗_(dá)80%以上，公司占比低于學(xué)校，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程提速有限。

經(jīng)觀察不難發(fā)現(xiàn)，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(yīng)用技術(shù)還相對薄弱。

空有產(chǎn)能銷量低迷

更為值得關(guān)注的是，應(yīng)用技術(shù)突破難導(dǎo)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。空有產(chǎn)能，投入大量資金于設(shè)備、人員，卻很難賣出產(chǎn)品，成為我國石墨烯生產(chǎn)的尷尬現(xiàn)狀，由于下游需求未起，大部分石墨烯企業(yè)目前仍無法找到穩(wěn)定的商業(yè)模式和盈利模式。

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(rèn)知模糊，而當(dāng)不成熟的產(chǎn)品盲目投放到市場，會帶有很大潛在風(fēng)險(xiǎn)，以電池生產(chǎn)為例，使用安全性究竟如何仍需要不斷測試。

產(chǎn)業(yè)化路徑

在石墨烯產(chǎn)業(yè)化方面，國外大公司的推動力量尤為明顯。以韓國為例，由于石墨烯在三星的主營業(yè)務(wù)領(lǐng)域均有著重大的應(yīng)用前景，因此對于石墨烯的研究應(yīng)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(xué)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(yīng)用研究到石墨烯產(chǎn)品生產(chǎn)，直至下游應(yīng)用全環(huán)節(jié)，加速了石墨烯的產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用進(jìn)程，產(chǎn)業(yè)布局呈多元化。

在中國“企業(yè)+研發(fā)機(jī)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(biāo)、重點(diǎn)任務(wù)、重大工程等仍需要進(jìn)一步明確。