石墨烯自問(wèn)世以來(lái),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(guó)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(guó)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(kāi)、缺乏龍頭企業(yè)帶動(dòng)、發(fā)展環(huán)境有待改善等問(wèn)題仍然橫亙?cè)谑┊a(chǎn)業(yè)化道路上。
我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀
市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。近年來(lái),我國(guó)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(guó)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(guó)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(guò)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(guó)石墨烯市場(chǎng)規(guī)模將形成百億規(guī)模。
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(jiàn)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)蒙古-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(guó)在工商、民政等部門(mén)登記注冊(cè)的石墨烯單位已經(jīng)超過(guò)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。
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(lái)我國(guó)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(guó)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)研工作,加快《石墨烯材料的名詞術(shù)語(yǔ)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。二是積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定,在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織納米技術(shù)委員會(huì)(ISO/TC 229)和國(guó)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中,我國(guó)專(zhuān)家參與了其中2項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的制定,此外,我國(guó)還同英國(guó)一起成立了中英石墨烯標(biāo)準(zhǔn)化合作工作組,和英國(guó)石墨烯標(biāo)準(zhǔn)化研究領(lǐng)域開(kāi)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(yǔ)和定義》等5項(xiàng)石墨烯系列地方標(biāo)準(zhǔn),是我國(guó)首個(gè)石墨烯系列地方標(biāo)準(zhǔn),東旭光電、中國(guó)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)。
產(chǎn)業(yè)示范進(jìn)展順利。當(dāng)前我國(guó)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(kāi)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(guó)家政策積極引導(dǎo),如工業(yè)和信息化部、國(guó)家財(cái)政部、中國(guó)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(kāi)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(chē)、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。目前石墨烯產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目進(jìn)展順利,在防腐涂料、復(fù)合材料、儲(chǔ)能材料等領(lǐng)域均已經(jīng)開(kāi)展示范應(yīng)用,并初步構(gòu)建了示范應(yīng)用推廣鏈。
我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)化面臨的三大障礙
大規(guī)模應(yīng)用市場(chǎng)尚未打開(kāi)。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(lái)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(mén)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(lái)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(guó)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(kāi)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(kāi)。
缺乏龍頭企業(yè)帶動(dòng)。目前國(guó)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(yíng)企業(yè)、國(guó)企和央企開(kāi)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??v觀美國(guó)、歐盟、韓國(guó)等國(guó)家和地區(qū),龍頭企業(yè)在石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中均發(fā)揮了重要作用,如美國(guó)IBM公司、美國(guó)納米技術(shù)儀器公司、日本東芝公司、韓國(guó)三星集團(tuán)等都早早開(kāi)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(kāi)發(fā)工作,并取得顯著進(jìn)展,同時(shí)在專(zhuān)利申請(qǐng)方面也更加注重前瞻性布局,不僅專(zhuān)利數(shù)量多、申請(qǐng)活躍度高,而且在世界其他主要國(guó)家都申請(qǐng)了專(zhuān)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)。
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(lái)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(zhuān)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(jiàn)。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(guó)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。三是行業(yè)公共服務(wù)不足。雖然目前國(guó)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(lái)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。
我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)化的思考
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(guó)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(zhuān)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(kāi)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?/p>
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(guó)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(guò)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。
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(zhuān)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(zhuān)利,并在一些高技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)展前瞻性布局,同時(shí)加大對(duì)石墨烯專(zhuān)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(kāi)展國(guó)際交流合作,開(kāi)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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