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工业和信息化部、国家发改委、科技部、财政部近日联合发布《新材料产业发展指南》,明确提出要大力发展石墨烯产业。多数市场机构预测,一旦石墨烯制备技术和应用技术实现突破,其潜在市场将是巨大的,这将给许多行业带来颠覆性的变化,相关市场规模有望快速增长,预计到2020年将达到1000亿。
但也有业内人士坦言,随着石墨烯产业的快速发展,误导宣传、大跃进发展、大量落后产能等一系列问题亟待解决。
业内预计,未来5至10年,石墨烯年产能将达到千吨。到2020年,石墨烯产业化规模将实现突破,达到1000亿水平。
石墨烯是一种新型的碳基材料,具有良好的光学、电学、热学和力学性能。在电子信息、新材料、新能源、生物医学等领域具有广阔的应用前景。目前,世界上已有80多个国家投资研发石墨烯材料。美国、英国、韩国、日本、欧洲等国家纷纷将石墨烯的研究提升到战略高度,期望它能带来巨大的市场价值。例如,目前的研究普遍认为,石墨烯材料制成的电池具有容量大、充电快等特点。一旦成功应用,将大大增加智能手机的使用时间和新能源汽车的行驶里程,有望在上述两个行业引发新的产业革命。
近年来,石墨烯研发成果的转化和产业化发展迅速。截至目前,已有相当数量的研发项目顺利完成并进入商业准备期。例如,石墨烯手机电池、石墨烯集成电路、高效石墨烯生产工艺等仅需几秒钟即可完成充电的产品和技术已经开发出来,预计将于2020年正式应用。因此,业内预计石墨烯行业有望进入井喷式发展期,并可能对电子信息、新材料、新能源、汽车、智能手机等行业产生颠覆性的推动作用。
公开数据显示,全球石墨烯年产能已达100吨。业内预计,未来5至10年,石墨烯年产能将达到1000吨。到2020年,石墨烯产业化规模将实现突破,达到1000亿水平。其中,新能源市场规模将超过534亿元,复合材料市场规模将超过372亿元,电子信息产业市场规模将超过267亿元。
目前,业界对石墨烯在新能源汽车电池领域的应用寄予厚望。根据纽约州伦斯勒技术研究所的研究,石墨烯制成的电池的充放电速度比锂离子电池快10倍。此外,西班牙和韩国的实验表明,添加石墨烯后,新能源汽车的续航里程可能达到1000公里,而充电时间只有几分钟。业内认为,虽然以石墨烯为原料的新能源汽车电池尚未得到广泛应用,但已成为产业发展的重要方向。一旦这一领域得到突破,新能源汽车产业的瓶颈将被打破,新能源汽车产业有望快速崛起,新能源汽车产业将迅速普及。
此外,石墨烯及其衍生物广泛应用于纳米给药系统、生物检测、生物成像、肿瘤治疗等领域。基于石墨烯的生物器件或生物传感器可用于细菌分析、DNA和蛋白质检测。例如,美国宾夕法尼亚大学研制的石墨烯纳米孔器件可以快速完成DNA测序;生物成像中使用石墨烯量子点,与荧光灯相比,具有荧光更稳定、无光漂白、不易光衰减等特点;尽管石墨烯在生物医学领域的应用还处于起步阶段,但它是最有前途的工业化应用之一。
值得注意的是,虽然我国石墨烯产业起步较晚,但自2010年以来发展迅速。目前,它已涉及重大研究领域,整体上接近国外先进水平。有些领域是领先的,掌握了自主知识产权。数据显示,到2012年,我国石墨烯论文数量超过美国,居世界第一位;2015年,全球石墨烯专利数据显示,我国仍排名第一,美国、韩国和日本紧随其后。
与此同时,我国石墨烯产业化进程也在加快。石墨烯产业链包括上游原材料石墨、中游备用薄膜、粉末和浆料以及下游应用市场。目前,国内已有几家石墨烯年产能达100吨的企业。在应用方面,我国在粉体领域的水平接近国外。宁波、东莞、厦门等地企业在锂电池、涂料/油墨、改性塑料等领域开发了应用产品
中国高度重视石墨烯产业的发展。在中央的高度重视下,国家出台了一系列促进石墨烯产业发展的政策措施。
2012年,工业和信息化部发布了新材料“十二五”规划,将石墨烯作为发展的前沿材料之一,明确提出首次支持石墨烯新材料的发展。国家重大科技专项,特别是975计划和自然科学基金,以及科技部、中科院的多项科研项目,也为石墨烯产业发展提供了必要的资金支持;2014年,工业部信息技术等三部委联合发布了《重点材料升级项目实施方案》,提出到2016年实现20种左右的重点新材料批量生产和应用,其中石墨烯上市;2015年,中国提出“中国制造2025”战略,重点现场技术路线图,石墨烯产业中长期发展路径也得到部署;2015年11月,《关于发展石墨烯产业的若干意见》正式出台,成为我国石墨烯产业未来发展的纲领性文件。
2016年,工业和信息化部原材料司在北京召开石墨烯产业发展论坛,分析了石墨烯产业发展的现状、热点和难点,提出了2016-2017年推进石墨烯产业发展的重点,提出了促进产业发展的措施和建议,探讨了石墨烯创新中心的使命、功能、定位和运营模式。2016年6月,在第四届新材料博览会上,中国石墨烯产业发展联盟成立。许多科研机构和工业企业表示,将共同推动我国石墨烯产业的快速发展。
更重要的是,资本市场对石墨烯产业也给予了极大的热情。例如,华立家族、戴尔未来、中国宝安、中泰化工等上市公司近年来通过收购或投资进入石墨烯行业。同时,赛福基金等风险投资机构也积极投资石墨烯的研发、测试和产业化。根据多家第三方市场机构的数据显示,目前,国内专注于石墨烯行业的风险投资基金有20多只,近5年开展的开放式风险投资活动超过100项。
工业和信息化部赛迪研究院原材料研究所研究员李丹,相信中央政府对地方政府的政策支持和资本市场的普及,为我国石墨烯产业的发展创造了良好的发展环境。从政策走向看,未来我国还将出台一系列促进石墨烯产业发展的具体措施,关于石墨烯产业发展的若干意见将从文件进入具体实施阶段。他认为,未来我国需要建立国家石墨烯研发机构,建立一批国家石墨烯创新中心,设立石墨烯产业发展专项规划和外墙保温承包施工合同范本资金。同时,应将石墨矿确定为战略性矿产资源。在此基础上,开辟应用环节,形成上下游一体化产业链,加快制定正确的技术路线、材料标准、应用标准等应用规范,打造一个集矿业为一体的大而强的龙头高新技术企业集团,选择和冶炼,建立石墨烯产业基地,从而进一步促进石墨烯产业的健康发展。
随着石墨烯产业的快速发展,也出现了误导宣传、大跃进等一系列问题。业内认为,要通过标准化建设,营造良好的产业发展环境,增强石墨烯产业的核心竞争力。
经过多年的发展,我国石墨烯产业已初具规模。中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李一春表示,目前,我国石墨烯生产企业已从2015年的300多家发展到2016年的400多家,2016年石墨烯相关产品销售额已达30亿元左右,有很好的发展趋势。然而,包括李一春在内的业内人士大都坦言,石墨烯产业发展中还存在许多问题,亟待解决。
中国石墨烯产业技术创新战略联盟标准委员会主任戴世峰表示,石墨烯产业发展中存在夸大宣传、虚假宣传等问题,阻碍了产业发展。一方面,一些企业将石墨烯神话化为通用材料,这对石墨烯产业的发展极为不利,因为期望越大,失望越大。另一方面,一些企业以石墨烯的形式销售石墨,给行业带来很大危害。因此,石墨烯产业的健康发展需要规范的指导和引导。
中科院院士刘中凡表示,近几年来,借助市场炒作,石墨烯项目在全国各地纷纷推出,但大多是没有核心技术的低端石墨烯项目,这使得石墨烯工业有了跨越式的发展和炼钢的趋势。事实上,在这一产业趋势的影响下,石墨烯产业作为一个新兴产业,具有大量的落后产能。
戴世峰认为,解决当前石墨烯产业存在的问题,需要提升石墨烯产业的核心竞争力,首先需要通过标准创造良好的产业发展环境;其次,需要推广典型应用,同时,要提高产业集中度,促进产业深度融合。
据介绍,中国石墨烯产业技术创新战略联盟在2017年的工作中,计划对石墨烯技术进行全球专利检测和分析,了解美国、日本、韩国等发达国家跨国公司的专利申请保护战略和技术发展现状,撰写2017年石墨烯专利技术分析报告,并在此基础上开展石墨烯的专利分析和预警工作石墨烯技术为石墨烯企业制定研发战略和布局专利提供指导,从而提升产业核心竞争力。
围绕四个平台一个基地,建设“一带一路”基地,即产业发展服务平台、投融资服务平台、一区国际合作平台、商务合作平台和产业应用示范基地,从而促进石墨烯产业的应用和发展,从而带动整个国内石墨烯领域,形成产业能力和国际竞争力。
工业和信息化部原材料司副司长苗志敏表示,“十三五”期间,要推动石墨烯产业发展,首先要从应用上下功夫,再在应用上制定一些新政策,包括保险机制、财税机制等。其次,重点推进制度建设,包括标准、统计、创新、监控、协同体系等。他透露,目前正在研究这些政策和制度的细则和细节。
苗志敏还提醒业内人士,要重点抓好以下几点:一是技术装备,如何形成自己的技术装备,这是一个重要方向;二是应用方面,石墨烯应用取得了很大进展,但在高端领域仍需加大力度;三是检测和标准化;四是面向未来布局的国家创新制造中心建设。苗志敏希望业界共同努力,尽快建成国家石墨烯制造业创新中心,进而在平台下形成自己的技术装备和标准,开发高端应用,引领我国石墨烯产业发展。