《電子技術(shù)應(yīng)用》
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多瓶頸待突破 石墨烯時(shí)代還未真正到來

2016-09-29

  石墨烯是世界最薄、最硬的材料,是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體,其潛在用途有保護(hù)涂層、透明可彎折電子元件、超大容量電容器,還可以用于動(dòng)力電池,業(yè)內(nèi)認(rèn)為這正是電動(dòng)汽車能否取得跨越式發(fā)展的關(guān)鍵。正因?yàn)樗臐撛谟猛緲O大,發(fā)現(xiàn)石墨烯的英國(guó)科學(xué)家憑此獲得了2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?! ?/p>

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  因?yàn)榭吹搅耸┳鳛樾虏牧系膬?yōu)越性,世界各國(guó)都投入了大量的人力和財(cái)力推進(jìn)其研發(fā)和生產(chǎn)。在我國(guó),石墨烯產(chǎn)業(yè)近年來發(fā)展迅速,眾多石墨烯產(chǎn)業(yè)園區(qū)以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)不斷涌現(xiàn),帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大。然而,石墨烯發(fā)展存在許多瓶頸?!皣?guó)內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展還比較粗放,雷聲大雨點(diǎn)小,許多公司都號(hào)稱有了引領(lǐng)時(shí)代的產(chǎn)品,但實(shí)際上目前根本還不能投入市場(chǎng)。”科技部發(fā)展戰(zhàn)略研究院產(chǎn)業(yè)科技研究所副所長(zhǎng)陳志告訴中國(guó)經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報(bào)記者,中國(guó)石墨烯發(fā)展的瓶頸主要集中在高質(zhì)量石墨烯實(shí)現(xiàn)低成本制備、下游應(yīng)用領(lǐng)域的開拓、石墨烯產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證以及應(yīng)用石墨烯材料特性的電子器件研發(fā)等?!拔磥硎┊a(chǎn)業(yè)發(fā)展,亟須加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新,使石墨烯材料研發(fā)制備環(huán)節(jié)與下游應(yīng)用需求緊密結(jié)合?!标愔菊f。

  粗放經(jīng)營(yíng)導(dǎo)致大量石墨資源浪費(fèi)

  石墨烯被人們逐漸了解,是從2010年才開始。隨后數(shù)年,石墨烯制備技術(shù)研發(fā)不斷升溫。據(jù)統(tǒng)計(jì),華麗家族、德爾未來、東北證券、中國(guó)寶安、中泰化學(xué)等上市企業(yè)已經(jīng)通過收購(gòu)、入股等形式進(jìn)軍石墨烯領(lǐng)域。

  國(guó)家將石墨烯作為戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)規(guī)劃給了業(yè)內(nèi)更多的期望?!吨袊?guó)制造2025年》明確提出,我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)到2020年將形成百億元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模,2025年將達(dá)到千億元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。目前,江蘇、重慶、寧波、青島、德陽、河北、北京等地已在布局石墨烯產(chǎn)業(yè)。

  然而,與上游研發(fā)熱、資本追逐熱等形成鮮明對(duì)比的是,其下游規(guī)?;瘧?yīng)用卻頻頻遇冷。

  中國(guó)國(guó)際石墨烯資源產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副秘書長(zhǎng)趙猛日前表示:“石墨烯的投資像當(dāng)年的造船、光伏,顯得過熱。”趙猛指出,在石墨烯的研究方面,當(dāng)前我國(guó)有石墨烯相關(guān)企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)500多家,但主要作為添加劑使用,對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行修補(bǔ),而歐美的研究則主要集中在光電器件、傳感器、醫(yī)藥、環(huán)保材料等高端領(lǐng)域。

  在今年舉辦的中加石墨烯產(chǎn)業(yè)及應(yīng)用研討會(huì)上,中國(guó)非金屬礦工業(yè)協(xié)會(huì)石墨專委會(huì)副秘書長(zhǎng)劉榮華則感嘆道:“近期,我們對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行了調(diào)研。調(diào)研發(fā)現(xiàn),我國(guó)部分石墨烯企業(yè)仍受制于制備工藝不成熟、成本高、不穩(wěn)定性等因素,從而導(dǎo)致其商業(yè)化應(yīng)用推廣進(jìn)程緩慢?!?/p>

  業(yè)內(nèi)人士指出,我國(guó)有近千家石墨企業(yè),由于各種原因,這些企業(yè)濫采亂掘、采富棄貧、粗放經(jīng)營(yíng)、管理水平低導(dǎo)致大量石墨資源浪費(fèi)??萍疾坑嘘P(guān)人士透露:“如果按照目前的開采方式和速度,最多20年,國(guó)內(nèi)已探明的石墨資源將消耗殆盡,屆時(shí)中國(guó)將從國(guó)外高價(jià)進(jìn)口石墨,由石墨大國(guó)變成石墨貧國(guó)?!?/p>

  同時(shí),石墨烯也面臨制備成本高、產(chǎn)能低的瓶頸。在人們的普遍認(rèn)識(shí)中,石墨烯是實(shí)驗(yàn)室材料,昂貴的售價(jià)阻礙了它的普及。據(jù)了解,單層石墨烯1克售價(jià)曾達(dá)到上千元。寧波墨西科技相關(guān)負(fù)責(zé)人曾表示可以將石墨烯價(jià)格從1千元/克降到1元/克,但實(shí)際依然是理論數(shù)據(jù)。陳志認(rèn)為:“當(dāng)一種石墨烯材料具備了好的特性,是否具有較高的導(dǎo)電、導(dǎo)熱的特性,是否單片剝離,并且有幾層的,都決定了此石墨烯產(chǎn)品是否是高品質(zhì)的材料,價(jià)格也會(huì)有不同。目前來看,我國(guó)的技術(shù)研發(fā)并沒有帶來價(jià)格上的突破與優(yōu)勢(shì)?!?/p>

  產(chǎn)業(yè)化還需加力

  “目前資本市場(chǎng)將石墨烯捧成了‘上帝材料’,上市公司大都是處于虧損狀態(tài),石墨烯市場(chǎng)虛火過旺?!惫ば挪抠惖涎芯吭涸牧瞎I(yè)研究所所長(zhǎng)肖勁松認(rèn)為。

  9月18日,中國(guó)國(guó)際石墨烯資源產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟召開的研討會(huì)上,諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、曼徹斯特大學(xué)教授安德烈·海姆指出,“由于制備和應(yīng)用技術(shù)制約,石墨烯目前還不能大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化,但石墨烯產(chǎn)業(yè)化前景可期。”據(jù)中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的預(yù)計(jì),目前全球石墨烯年產(chǎn)能達(dá)到百噸級(jí),未來5~10年將達(dá)到千噸級(jí)。到2020年,全球石墨烯市場(chǎng)規(guī)模將超1000億元,其中中國(guó)占比50%~80%,中國(guó)將在全球石墨烯產(chǎn)業(yè)中起到主導(dǎo)和核心作用。

  “絕大部分成果還是處于實(shí)驗(yàn)室階段,離投入產(chǎn)業(yè)還很遠(yuǎn)?!标愔菊f,按照硅材料產(chǎn)業(yè)的成熟周期為20年推斷,石墨烯產(chǎn)業(yè)化成熟至少還需要5~10年,接下來如何破局是關(guān)鍵。

  破局正迎來曙光。9月6日,中國(guó)首個(gè)石墨烯量產(chǎn)化基地在廈門投產(chǎn),預(yù)計(jì)到2020年產(chǎn)能將達(dá)到5000噸,旨在全面改善石墨烯高價(jià)位低產(chǎn)能的狀況?!拔磥?年,我們將增加投資1億元,將研究所建設(shè)成為國(guó)家級(jí)石墨烯科研實(shí)驗(yàn)室,進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的深入研究,打造全球石墨烯應(yīng)用科研高地?!痹摦a(chǎn)業(yè)基地投資商恒力盛泰執(zhí)行董事長(zhǎng)陳木成說。

  2015年底,國(guó)家發(fā)展改革委、工信部、科技部三部門發(fā)布了《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》(以下簡(jiǎn)稱《意見》)?!兑庖姟诽岢?,到2018年,石墨烯材料制備、應(yīng)用開發(fā)、終端應(yīng)用等關(guān)鍵環(huán)節(jié)良性互動(dòng)的產(chǎn)業(yè)體系基本建立,產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范基本完善,到2020年,形成完善的石墨烯產(chǎn)業(yè)體系,形成若干家具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的石墨烯企業(yè),建成以石墨烯為特色的新型工業(yè)化產(chǎn)業(yè)示范基地。

  對(duì)此,陳志建議,從國(guó)家層面加大政策扶持力度,形成整個(gè)行業(yè)的差異化競(jìng)爭(zhēng)?!氨苊獠煌瑓^(qū)域省市的低水平重復(fù)建設(shè);對(duì)地方政府來講,要引導(dǎo)石墨烯應(yīng)用與當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)規(guī)劃相結(jié)合,形成產(chǎn)業(yè)鏈上下游集聚效應(yīng),不斷拓寬產(chǎn)業(yè)應(yīng)用面,完善產(chǎn)業(yè)園區(qū)的創(chuàng)新機(jī)制和創(chuàng)業(yè)服務(wù);石墨烯創(chuàng)新企業(yè)要著力突破石墨烯材料的高質(zhì)量穩(wěn)定生產(chǎn),構(gòu)建示范應(yīng)用的新領(lǐng)域新通道?!?/p>


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