石墨烯產(chǎn)業(yè)需要提升創(chuàng)新融合能力

石墨烯是最輕最薄、導電最佳、散熱性能最強、超堅韌的新型納米材料，僅吸收2.3%的光，幾乎完全透明。素有“黑金”美譽的石墨烯，近年來逐漸成為資本市場追逐的熱點。日前，由中國科協(xié)科學技術傳播中心和北京市科協(xié)共同主辦，中關村天合科技成果轉化促進中心承辦的“產(chǎn)業(yè)前沿技術大講堂”在北京舉行，來自業(yè)界的專家、企業(yè)家共同把脈我國的石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

起步晚潛力大

原本寂寂無聞的石墨烯突然闖進公眾視野，要從2004年說起。英國曼徹斯特大學教授安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛從石墨中成功分離出石墨烯。2010年，兩人借著在石墨烯方面的創(chuàng)新研究摘得諾貝爾物理學獎。由此，石墨烯的材料明星之路正式開啟。

據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全球已有近300家公司涉足石墨烯研究，包括IBM、英特爾、美國晟碟、陶氏化學、通用、杜邦等。其中，三星、IBM、東芝、韓國科學技術研究所、韓國成均館大學等企業(yè)和高校具有較高競爭力。

“我國的石墨烯研究雖然起步較晚，但發(fā)展速度快，有著潛在的優(yōu)勢，近年來國內相關專利申請和申請人數(shù)增長非常迅速。”凝聚態(tài)物理專家、中科院院士高鴻鈞說。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，從1994年開始至今，全球有超過1.25萬件石墨烯相關專利。從技術原創(chuàng)國專利申請數(shù)量來看，中國、韓國、美國、日本申請的專利量位居全球前四，占比分別是50%、14%、6%和6%。“我國石墨烯相關專利量具有絕對優(yōu)勢，可以說在石墨烯技術研究領域中國是領先的，但部分石墨烯核心專利依舊掌握在少數(shù)大國手中。”高鴻鈞表示。

重科研輕應用

當前，我國石墨烯材料正處于從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化的關鍵時期，受生產(chǎn)技術成熟度不高、產(chǎn)業(yè)化應用路徑長等因素制約，石墨烯批量化生產(chǎn)尚未完全實現(xiàn)。更糟糕的是，國內石墨烯產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了重上游輕下游、重科研輕應用的現(xiàn)象。

石墨烯產(chǎn)業(yè)上游為石墨烯資源，中游為石墨烯薄膜與粉體制作等環(huán)節(jié)，下游為石墨烯應用環(huán)節(jié)。“按照國際上的通行標準，只有1層至2層的納米薄片才能稱之為石墨烯，只有沒有任何缺陷的石墨烯才具備各種強大特性。”高鴻鈞說，我國石墨烯相關技術的研發(fā)主體是大學和科研機構，雖然在石墨烯論文發(fā)表量上位居全球首位，但不少科研院所并不知道產(chǎn)業(yè)界到底要什么，科研和應用嚴重脫節(jié);而企業(yè)研發(fā)力量薄弱分散，目前還處于專利布局期，下游產(chǎn)業(yè)鏈尚未形成，不利于石墨烯技術跨越式發(fā)展。

事實上，石墨烯下游產(chǎn)業(yè)不僅附加值更高，發(fā)展空間也十分廣闊。比如，最新出現(xiàn)的石墨烯下游產(chǎn)品已有石墨烯理療保暖產(chǎn)品、石墨烯內暖纖維制成的服裝、第二代石墨烯手機、石墨烯防彈衣、石墨烯防靜電輪胎、石墨烯動力電池等。“正因如此，美國石墨烯產(chǎn)業(yè)化和應用進展都比較快，已形成覆蓋從制備及應用研究到石墨烯產(chǎn)品生產(chǎn)、下游應用全環(huán)節(jié)的石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈。”《新材料產(chǎn)業(yè)》執(zhí)行主編劉馨表示。

根據(jù)切薩布魯夫技術生命周期理論，石墨烯產(chǎn)業(yè)仍處于技術成長期，且技術演化趨勢正由石墨烯制備工藝向具體應用領域轉變。“隨著研究的深入，石墨烯應用領域將不斷拓展，國內石墨烯產(chǎn)業(yè)若想尋求突破，還需大力提升科技和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新融合能力。”高鴻鈞說。

投資機遇與風險并存

盡管國內石墨烯應用并不樂觀，但石墨烯產(chǎn)業(yè)的前景已十分明朗。2006年至2011年間，美國國家自然科學基金會資助近200項石墨烯項目;2015年歐洲提出石墨烯旗艦計劃，旨在把石墨烯及相關二維材料從實驗室推廣到社會應用中;2015年，我國工信部發(fā)布《中國制造2025》重點領域技術路線圖，提出我國石墨烯材料未來10年的發(fā)展目標。

由中關村天合科技成果轉化促進中心編寫的《石墨烯技術及產(chǎn)業(yè)化前景綜述》認為，國內外各大研究機構的分析結果表明，未來5年到10年將是全球石墨烯產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展期，各行業(yè)對石墨烯的需求量將不斷增加。

在高鴻鈞看來，對石墨烯的近期需求主要來自復合材料和涂層，集中在汽車、塑料、建筑、金屬、電池、航空以及能源和儲能等領域;中長期需求主要集中在電子和光電領域及儲能領域。

“蛋糕”看起來很美，但吃到嘴里卻不容易。“毫無疑問，石墨烯的制備及運用，將大大提升電池壽命、導電性能等。但目前石墨烯投資有機遇也有風險，需警惕投資沖動。”江蘇海寶科技電池有限公司董事長沈維新說。

中關村私募股權投資協(xié)會副會長肖虎認為，石墨烯投資市場的風險主要在于石墨烯研究成果能否真正商業(yè)化。“科研成果產(chǎn)業(yè)化本身就是道難題，石墨烯同樣如此，尤其是國內一些企業(yè)只涉及石墨烯的一些項目，對石墨烯的運用只停留在概念的階段。”對此，劉馨亦持類似看法。她說，石墨烯產(chǎn)業(yè)早期融資需求大、投資周期長、風險系數(shù)高，若石墨烯產(chǎn)品無法適應國內商業(yè)環(huán)境達不到預期效益，對投資者來說顯然不利。“投資石墨烯領域，相對便捷的一條路徑是與中科院、清華等在石墨烯研究領域已有積淀的科研院所合作。”劉馨說。