最近幾年，有關(guān)石墨烯的新聞一直都備受關(guān)注，不論是歐盟選定石墨烯旗艦研究項(xiàng)目作為首批技術(shù)旗艦項(xiàng)目之一，還是習(xí)近平主席訪英期間參觀曼切斯特大學(xué)國(guó)家石墨烯研究院等，它的每一次出鏡都在撩撥著大眾的心弦：石墨烯進(jìn)步一小步，世界將進(jìn)步一大步。
石墨烯自2004年正式面世到現(xiàn)在，不過(guò)才12年時(shí)間，卻獲得了飛速發(fā)展。2010年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的兩位科學(xué)家——安德烈˙杰姆和克斯特亞˙諾沃消洛夫，因發(fā)現(xiàn)石墨烯獲得年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。自此以后，與石墨烯相關(guān)的研究和產(chǎn)業(yè)化持續(xù)升溫并引來(lái)高潮，2011年起，全球石墨烯專利申請(qǐng)呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。截止2013年，有關(guān)全球石墨烯的制造與應(yīng)用的發(fā)明已超過(guò)5000項(xiàng)，是2004年的50倍之多。歐洲、美國(guó)、日本、韓國(guó)等許多國(guó)家和地區(qū)都進(jìn)行了一系列相關(guān)研究，支持了許多項(xiàng)目，對(duì)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了戰(zhàn)略部署。
圖1 標(biāo)紅部分為石墨烯研究主要分布的國(guó)家及地區(qū)
圖2 世界各國(guó)加大力度投入石墨烯研究
2012年至2013年，石墨烯技術(shù)的商業(yè)市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)化緩慢，幾乎為零，鮮有代表產(chǎn)品出現(xiàn)。2013年以來(lái)，石墨烯市場(chǎng)迎來(lái)了快速發(fā)展期；2015年，烯旺科技研發(fā)的全球首款石墨烯智能理療護(hù)腰在京東眾籌，在業(yè)界掀起了巨大波浪。據(jù)賽瑞產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測(cè)，2018年全球石墨烯市場(chǎng)規(guī)模可能高達(dá)1.95億美元，之后將加速發(fā)展，于2023年超過(guò)13億美元（如圖3所示）。
圖3 全球石墨烯市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)（單位：百萬(wàn)美元）
我國(guó)的石墨烯研究雖然起步較晚，但發(fā)展速度快，有著潛在優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)國(guó)內(nèi)相關(guān)專利申請(qǐng)量和申請(qǐng)人數(shù)增長(zhǎng)非常迅速，所涉及的技術(shù)主題也更加廣泛。江蘇、重慶、深圳、黑龍江與中科院等機(jī)構(gòu)以多種形式協(xié)同創(chuàng)新，紛紛建立了產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟，促進(jìn)了創(chuàng)新資源優(yōu)化組合和創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。在全球石墨烯產(chǎn)業(yè)綜合發(fā)展實(shí)力排名中，中國(guó)位列第三，前兩名分別是美國(guó)和日本。
石墨烯產(chǎn)業(yè)化方面，2015年成為了中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)元年。2015年3月2日，全球首批3萬(wàn)部石墨烯手機(jī)在重慶發(fā)布，該款手機(jī)采用了最新研制的石墨烯觸摸屏、電池和導(dǎo)熱膜，開(kāi)啟了石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的新時(shí)代。經(jīng)過(guò)多年科學(xué)研究的積累，我國(guó)石墨烯企業(yè)的產(chǎn)業(yè)化步伐不斷加快，制備工藝呈現(xiàn)多元發(fā)展，已有少數(shù)企業(yè)具備石墨烯產(chǎn)品的規(guī)模化生產(chǎn)的能力。
石墨烯相關(guān)專利和知識(shí)產(chǎn)權(quán)的申請(qǐng)數(shù)量逐年遞增，尤其在2012-2014年迎來(lái)了井噴式的爆發(fā)。如圖4，2009年全球石墨烯專利數(shù)量為948篇，到2013年，專利申請(qǐng)數(shù)量達(dá)到6116篇，是2009年的6倍之多，增長(zhǎng)速度極快，反映出石墨烯在近幾年成為研究熱點(diǎn)。圖5反映出目前我國(guó)石墨烯研究水平走在國(guó)際前列，但部分石墨烯核心專利依舊是掌握在少數(shù)大國(guó)手中。而近年來(lái)全球石墨烯技術(shù)專利正由制備工藝向下游應(yīng)用轉(zhuǎn)變，未來(lái)石墨烯有望加快同下游應(yīng)用行業(yè)結(jié)合，推動(dòng)石墨烯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
我國(guó)的石墨烯應(yīng)用專利集中在鋰電、儲(chǔ)能、復(fù)合材料等領(lǐng)域，布局相對(duì)較窄，且主體多為高等院校，研發(fā)和應(yīng)用在一定程度上脫節(jié)。未來(lái)國(guó)內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展如何改變這種現(xiàn)狀、形成完整成熟的產(chǎn)業(yè)鏈上下游、研制出性價(jià)比更高的產(chǎn)品等都是急需解決的難題。
圖4 全球石墨烯相關(guān)專利申請(qǐng)趨勢(shì)
圖5 各國(guó)石墨烯專利申請(qǐng)數(shù)量排名
“2015年度石墨烯產(chǎn)業(yè)10大知名企業(yè)/人物”評(píng)選活動(dòng)期間，記者采訪了眾多石墨烯行業(yè)內(nèi)的著名專家學(xué)者和知名企業(yè)家，就當(dāng)前石墨烯研究現(xiàn)狀、技術(shù)難題、產(chǎn)業(yè)化瓶頸、市場(chǎng)規(guī)模等關(guān)鍵性話題進(jìn)行了探討，并摘錄如下。
未來(lái)石墨烯的制勝之路必然是從分散走向集約
——中科院院士、北京大學(xué)教授劉忠范
中科院院士、北京大學(xué)教授劉忠范在接受采訪時(shí)指出，不論是石墨烯的基礎(chǔ)研究還是產(chǎn)業(yè)化的前期研發(fā)，我國(guó)對(duì)石墨烯的關(guān)注度最高、研究隊(duì)伍最龐大。2011年以來(lái)，我國(guó)研究人員發(fā)表的石墨烯文章總數(shù)和專利申請(qǐng)數(shù)量已經(jīng)穩(wěn)居世界第一位。但我國(guó)對(duì)于著眼未來(lái)，需要時(shí)間、耐心和資金投入的研究做得太少，比較急功近利，這是我國(guó)石墨烯研究和英國(guó)有差距的原因之一。
英國(guó)和歐盟的石墨烯研究投入相當(dāng)集中，并且在政策導(dǎo)向上致力于把大學(xué)里的基礎(chǔ)研究和企業(yè)密切結(jié)合起來(lái)。如曼切斯特大學(xué)國(guó)家石墨烯研究院的經(jīng)費(fèi)投入就與我國(guó)自然科學(xué)基金的投入不相上下，而2013年啟動(dòng)的歐盟石墨烯旗艦項(xiàng)目的十年總投入達(dá)10億歐元。這樣的投入方式使得資源更集中，也可以做點(diǎn)大事。
相比之下，我國(guó)的石墨烯研究基本上屬于自發(fā)性的群眾運(yùn)動(dòng)模式，一大堆人搶一塊很小的蛋糕，投入非常分散，缺少國(guó)家層面的全局性規(guī)劃，這樣就很難布局長(zhǎng)遠(yuǎn)的目標(biāo)。實(shí)際上，這種投入方式帶來(lái)的常常是表面上的繁榮，并且造成人力、物力和財(cái)力資源的極大浪費(fèi)。所以我國(guó)要實(shí)現(xiàn)石墨烯真正的繁榮發(fā)展，必然是要把大家整合起來(lái)發(fā)展，從分散走向集約。
石墨烯不能“一藥治百病”，踏實(shí)做好研究才是關(guān)鍵
——華僑大學(xué)陳國(guó)華教授
華僑大學(xué)陳國(guó)華教授指出，石墨烯因其獨(dú)特屬性一直以來(lái)都是研究熱點(diǎn)，吸引了包括地方政府和眾多下游企業(yè)在內(nèi)的大量關(guān)注。他認(rèn)為石墨烯雖然被譽(yù)為“即將顛覆二十一世紀(jì)的新材料”，但它只是一系列的材料品種，其本質(zhì)是一類碳材料，在產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中應(yīng)結(jié)合不同品種的不同特性來(lái)具體進(jìn)行，而不能“一藥治百病”。
陳國(guó)華教授還表示，當(dāng)下的石墨烯研究成果無(wú)論在理論還是產(chǎn)業(yè)化上，都存在過(guò)多的炒作，如科研方面追蹤性論文多而原創(chuàng)性工作偏少，產(chǎn)業(yè)化方面資本市場(chǎng)的涌入、過(guò)度炒作夸大宣傳、將石墨烯作為治百病的靈藥，這些在給大家?guī)?lái)很多好處的同時(shí)，也造成了急功近利的弊端，產(chǎn)業(yè)化虛假繁榮的泡沫，給石墨烯帶來(lái)了一定的負(fù)面影響。陳國(guó)華教授特別強(qiáng)調(diào)，應(yīng)用研發(fā)應(yīng)該沉下心來(lái)，踏踏實(shí)實(shí)，做到盡善盡美，不可急于求成。
“石墨烯讓手機(jī)幾秒鐘充滿電”說(shuō)法不靠譜
——寧波墨西科技首席科學(xué)家劉兆平博士
采訪過(guò)程中，針對(duì)當(dāng)下十分火熱的“石墨烯可讓手機(jī)幾秒鐘充滿電”這一觀點(diǎn)，寧波墨西科技有限公司首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員劉兆平博士提出了自己的觀點(diǎn)：石墨烯在鋰電池領(lǐng)域的應(yīng)用毋庸置疑，可以很好地改善電池充放電性能，但也絕不像這般神奇，能幾秒鐘讓手機(jī)充滿電。石墨烯是個(gè)好東西，它極佳的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能給材料界帶來(lái)了極大的震撼，但如今媒體和資本市場(chǎng)過(guò)度炒作這一噱頭，導(dǎo)致石墨烯出現(xiàn)虛假繁榮，并不是好現(xiàn)象。
他談到：“目前，石墨烯在鋰電池中最為可能的應(yīng)用主要包括以下三方面：一是作為導(dǎo)電添加劑，技術(shù)上沒(méi)有任何問(wèn)題，主要是考慮性價(jià)比；二是電極復(fù)合材料，當(dāng)前已經(jīng)有諸如高性能磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合制劑材料和超級(jí)電容器用得活性炭/石墨烯復(fù)合電極材料，經(jīng)過(guò)兩三年的研發(fā)可以進(jìn)一步開(kāi)發(fā)高容量的納米硅/石墨烯復(fù)合負(fù)極材料；三是最為集流體改性涂層，增強(qiáng)電池充放電性能，這一應(yīng)用也是需要考慮性價(jià)比。未來(lái)石墨烯應(yīng)用的發(fā)展將主要集中在兩個(gè)層面：一個(gè)是日常用品領(lǐng)域，石墨烯需要降低生產(chǎn)成本、提高適用性，如電池、涂料、塑料、油墨等；另一方面，基于石墨烯自身獨(dú)有的特性開(kāi)發(fā)出相適應(yīng)的、新的電子產(chǎn)品，如柔性顯示。未來(lái)三到五年之內(nèi)，我們應(yīng)該能看到。”
石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)該做減法
——中科院山西煤炭化學(xué)研究所教授陳成猛博士
中科院山西煤炭化學(xué)研究所教授陳成猛博士在采訪中指出，石墨烯是新崛起的納米碳材料，我國(guó)在該領(lǐng)域的研究一直與國(guó)際處于并行狀態(tài)，甚至在某些產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域還有一定的優(yōu)勢(shì)，目前已在石墨烯粉體和薄膜的規(guī)模化制備，超級(jí)電容器和鋰電池儲(chǔ)能應(yīng)用，導(dǎo)電油墨、防腐涂料和抗靜電塑料等功能復(fù)合材料領(lǐng)域取得了令世界矚目的成績(jī)。他表示石墨烯作為一個(gè)新鮮事物，國(guó)內(nèi)外并沒(méi)有可供借鑒的工程案例，很多工藝和裝備細(xì)節(jié)都是通過(guò)反復(fù)論證、探索和實(shí)踐后才能確定，其中難免會(huì)有反復(fù)乃至失敗。但得益于勤奮踏實(shí)年輕化的團(tuán)隊(duì)、優(yōu)秀的技術(shù)人才、系統(tǒng)的工程化思維和理念，保障了項(xiàng)目的成功實(shí)施。
當(dāng)前石墨烯產(chǎn)業(yè)化的瓶頸主要有兩點(diǎn)，分別是低成本高品質(zhì)石墨烯原料的規(guī)模化生產(chǎn)和石墨烯的商業(yè)化應(yīng)用。他表示目前石墨烯步入應(yīng)用集中期，要開(kāi)始做減法，開(kāi)始注重產(chǎn)業(yè)鏈上下游的互動(dòng)。“我們必須面向用戶進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，去解決分散和成型等共性技術(shù)難題，讓石墨烯更接“地氣”。最終交給用戶的，不僅是高品質(zhì)的材料，還有配套的應(yīng)用解決方案，也就是solution。最后，為促進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)的健康有序發(fā)展，我建議大家多關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)化工作，充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范+引領(lǐng)作用。”
石墨烯產(chǎn)業(yè)化過(guò)程不是一蹴而就，而是潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲般逐步進(jìn)行的
——六碳科技CTO許子寒
深圳六碳科技有限公司一直以來(lái)專注于石墨烯薄膜材料的工藝研發(fā)和設(shè)備研制，尤其是化學(xué)氣相沉積法(CVD)的工藝研發(fā)和設(shè)備開(kāi)發(fā)。六碳科技將所研發(fā)的先進(jìn)工藝形成適用于工業(yè)量產(chǎn)的石墨烯設(shè)備，完成石墨烯的工業(yè)化，致力于為石墨烯下游應(yīng)用產(chǎn)業(yè)提供高質(zhì)量、低成本的石墨烯材料及應(yīng)用解決方案。此次采訪中，深圳六碳科技有限公司CTO（首席技術(shù)官）許子寒先生談到，如今石墨烯市場(chǎng)表面上火熱，但實(shí)際上尚未形成石墨烯的大規(guī)模應(yīng)用化市場(chǎng)。破解這一難題的關(guān)鍵在于作為上游的石墨烯企業(yè)應(yīng)加大技術(shù)開(kāi)發(fā)力度，以支持下游應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的成熟。
關(guān)于石墨烯產(chǎn)業(yè)化，他認(rèn)為未來(lái)石墨烯行業(yè)的發(fā)展主要取決于下游應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的技術(shù)開(kāi)發(fā)和市場(chǎng)開(kāi)拓進(jìn)展，石墨烯應(yīng)用的關(guān)鍵在于怎么把石墨烯和現(xiàn)有材料體系融合在一起更大限度地發(fā)揮石墨烯的性質(zhì)，取得較高的性價(jià)比。同時(shí)他也表示，未來(lái)石墨烯的應(yīng)用會(huì)被用來(lái)改變很多產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品表現(xiàn)，但產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不是一蹴而就，而是潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲般逐步進(jìn)行的，是一個(gè)長(zhǎng)期的、緩慢的過(guò)程。目前資本市場(chǎng)將石墨烯捧成了“上帝材料”、國(guó)內(nèi)研究缺少有價(jià)值的專業(yè)和研發(fā)成果、石墨烯市場(chǎng)虛火過(guò)旺等等也是石墨烯領(lǐng)域呈現(xiàn)出的不和諧音符，踏實(shí)做好石墨烯應(yīng)用和研究才是企業(yè)和研究人員當(dāng)前的主要任務(wù)。
石墨烯未來(lái)的發(fā)展離不開(kāi)國(guó)家政策支持
——國(guó)創(chuàng)珈偉總工程師丁顯波
深圳市國(guó)創(chuàng)珈偉石墨烯科技有限公司專注于石墨烯制備與新材料應(yīng)用的研發(fā)和生產(chǎn)公司，集石墨烯研發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體，主要從事石墨烯分體材料的綠色環(huán)保制備工藝的開(kāi)發(fā)，以及石墨烯各級(jí)應(yīng)用產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)和銷售。深圳市國(guó)創(chuàng)珈偉石墨烯科技有限公司總工程師丁顯波先生，在接受采訪時(shí)指出，石墨烯這種新材料的未來(lái)一片光明，但當(dāng)前媒體過(guò)分炒熱也使得市場(chǎng)虛假繁榮。談到石墨烯研究現(xiàn)狀時(shí)，丁顯波先生強(qiáng)調(diào)，目前國(guó)內(nèi)的石墨烯研究能躋身國(guó)際先進(jìn)行列，是無(wú)數(shù)科研工作者辛苦付出換來(lái)的結(jié)果，他相信未來(lái)石墨烯的研發(fā)一定會(huì)取得重大突破。
市場(chǎng)、資金、技術(shù)、成本等等都是企業(yè)在經(jīng)營(yíng)過(guò)程中必須考慮到的問(wèn)題，這也是企業(yè)經(jīng)營(yíng)和科研院的根本不同之處。談到石墨烯未來(lái)的發(fā)展，丁顯波先生認(rèn)為，石墨烯相關(guān)企業(yè)和石墨烯研究院未來(lái)的發(fā)展必定離不開(kāi)國(guó)家的政策支持。科研方面，國(guó)家應(yīng)加大石墨烯領(lǐng)域內(nèi)的資金投入，如歐盟石墨烯旗艦計(jì)劃，扶持更多的科研機(jī)構(gòu)深耕細(xì)作以獲得石墨烯突破性研究。企業(yè)方面，國(guó)家應(yīng)加大政策扶持力度，將政策的杠桿更多地傾向于企業(yè)，以拉動(dòng)和扶持企業(yè)的發(fā)展。
石墨烯產(chǎn)品將顛覆未來(lái)世界
——中科院化學(xué)所博士后楊斌博士
面對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外石墨烯的繁榮現(xiàn)狀，中科院化學(xué)所博士后楊斌博士則保持了較為理性的看法。他指出，我國(guó)研究石墨烯的科研所和涉及石墨烯產(chǎn)品的企業(yè)非常多，但依舊存在很多問(wèn)題：國(guó)內(nèi)的石墨烯研究基本上處于產(chǎn)業(yè)鏈研究的低端，簡(jiǎn)單粗放，大多是為了資本炒作而獲益；科研所大多偏向于理論基礎(chǔ)和相關(guān)科學(xué)問(wèn)題，和產(chǎn)業(yè)化嚴(yán)重脫節(jié)；石墨烯研究各自為研情況嚴(yán)重，缺乏統(tǒng)一長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展規(guī)劃；產(chǎn)業(yè)界里，涉及石墨烯產(chǎn)品的以中小企業(yè)和初創(chuàng)企業(yè)為主，缺乏足夠的技術(shù)和資金支持，也缺乏相關(guān)市場(chǎng)渠道，對(duì)市場(chǎng)認(rèn)識(shí)不足。這些問(wèn)題都不同方面、不同程度地限制了我國(guó)石墨烯的發(fā)展。
“未來(lái)的發(fā)展應(yīng)該是由相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)龍頭企業(yè)牽頭，整合他們現(xiàn)有的優(yōu)勢(shì)技術(shù)、工程化裝備、優(yōu)勢(shì)資源及已有市場(chǎng)，進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)升級(jí)和大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。我覺(jué)得這應(yīng)該是石墨烯行業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向。”楊斌博士談到石墨烯未來(lái)發(fā)展時(shí)這樣說(shuō)道。
石墨烯產(chǎn)品是否會(huì)給我們的日常生活帶來(lái)影響，楊斌博士的回答是肯定的，“任何一種顛覆性的材料面世以后，都會(huì)對(duì)我們的日常生活帶來(lái)重要影響，否則也不能算是顛覆性材料。石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，對(duì)生活的方方面面都會(huì)產(chǎn)生影響。”未來(lái)，石墨烯觸屏膜可能會(huì)取代現(xiàn)有ITO材料做成超波柔性器件，實(shí)現(xiàn)柔性屏和超薄屏；石墨烯應(yīng)用于電池領(lǐng)域，提高電池性能，真正實(shí)現(xiàn)手機(jī)幾分鐘充滿電；家居用品方面，將石墨烯制成衣服或腰帶可作為保暖器；石墨烯涂料具有殺菌防腐的功能……這些，都將是未來(lái)石墨烯對(duì)世界的顛覆！
（來(lái)源：國(guó)際理財(cái)匯）