产业化之路有多远？

石墨烯作为一种新型二维纳米材料，因其优异性能在电子信息、新材料、新能源、生物医药、环境保护等诸多领域具有巨大应用潜能和革命性变革，被誉为“材料之王”、“黑金”，世界各国也在加紧研发和部署，以期占领石墨烯领域的制高点。资本界、学术界、媒体界等“热情高涨”，专利井喷、企业如雨后春笋诞生、媒体爆炸式宣传、资本狂热追逐、应用产品百花齐放，呈现出一片繁荣景象，这是否就意味着石墨烯产业化之路已近在咫尺？但是，石墨烯规模化应用频频遇冷，相关企业并没有盈利迹象。那么，石墨烯产业化之路到底有多远？

解码产业化真相

正处于概念导入期、产业化突破前期

石墨烯自诞生之日起就受到各方追捧，仿佛一夜之间就可以发生天翻地覆的变化，形成千亿级、万亿级产业。而事实上，石墨烯产业目前还处在以研究为主的阶段，产品大都处在实验室阶段，产业化进程相对较慢，滞后于媒体、资本市场的宣传炒作。在这一阶段，得到各方面广泛关注，被给予厚望，这无可厚非。但是目前在媒体、资本的热炒下，呈现出产业化虚假繁荣的泡沫，对产业发展十分不利。

应该清醒认识到，科学研究和专利产品要变为现成产品，需要经过5个阶段：实验室阶段——实验工厂阶段（小试）——示范生产线（中试）——示范工厂——工厂，每个阶段缺一不可，都潜在风险，不可能一蹴而就，这个过程需要10年、20年、甚至更长时间。比如，硅材料历经了20多年、碳纤维坚持了半个多世纪。从Gartner的技术成熟度曲线看，石墨烯产业总体正处于概念导入期、产业化突破前期。目前以石墨烯粉末（体）为原料的低端产品，如功能涂料、复合材料、电极材料和结构增强型材料等，虽然部分已初步产业化，但规模小、技术含量不高、附加值较低。而以石墨烯薄膜为原料的高端产品，如微电子材料和显示屏薄膜材料等，或处于实验室阶段，或处于中试阶段，短时间内均难以实现产业化。按照硅材料产业的成熟周期为20年来推断，石墨烯产业化成熟至少还需要5～10年，接下来如何“破局”是关键。

工业和信息化部、发展改革委、科技部三部委联合发布的《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》中明确将石墨烯产业定位为先导产业。

产业化面临着技术、市场、成本三大瓶颈

目前，石墨烯虽然走出了实验室，但是大规模商用仍存在三大难题。首先是技术问题。包括制备、分散、应用和环保等关键技术都没有获得实质性突破。虽然目前石墨烯制备技术已有20多种，但规模化、低成本、高品质的石墨烯制备技术尚未突破，无法满足工业化需求。此外，材料的分散技术，与下游工艺、工程化结合起来的应用技术等都还制约着产业化进程。其次是市场问题。虽然目前各种应用产品层出不穷，百花齐放，但是缺乏真正的高品质、高附加值和体现石墨烯优良性能的拳头产品，绝大多数是对传统材料进行改性，但是其性能提升不显著或非必须添加品，甚至很多企业只做出了样品，根本没有形成商品。如果不能找到石墨烯杀手锏级的应用领域和方向，仅仅是替代或者用来生产低端产品，产业不可能发展起来。三是成本问题。目前大多数企业尚处于小批量生产的探索阶段，还不能形成稳定的规模化生产能力，没有资金的回笼；且企业前期的研发投入资金量大、周期长，应用市场没有打开，所以不论是材料本身，还是应用产品的成本都很高，这都阻碍了石墨烯进一步走向市场。

此外，还存在着环境风险。石墨烯的制备需要大量的酸、碱，材料本身具有较强的稳定性和极易扩散，对环境具有较大的风险。

产业地位被片面夸大

石墨烯自诞生之日起就受到各方热捧和青睐，一旦有新的研究成果或新产品发布，就号称可以带来千亿级、万亿级产业。其实，人们对石墨烯的认知存在很多误区：一是石墨烯产业的发展必须依托石墨资源，而且需求量大。众所周知，石墨烯的制备有两条路径，石墨烯薄膜的生产是以甲烷、乙炔等含碳气体为原料，与石墨没有关系。而石墨烯粉体虽然由石墨生产，作为“工业味精”，对资源的需求量很小。二是将“类石墨烯”石墨烯化。研究表明，石墨烯的优良特性主要是单层、少层石墨烯，层数越多，石墨烯的优良特性就丧失，一般10层以上就是石墨烯粉体。目前，业界宣称能够量产的石墨烯项目，多是石墨烯粉末（体），并且将大量膨胀石墨、石墨微片在其中鱼目混珠。企业向原有材料中添加石墨烯粉体，就可以声称提高甚至大幅提高了产品性能，从而得到资本市场的炒作。三是石墨烯所具有的优良特性只是单原子厚度石墨烯的微观性能。但是，这些微观特性往往被夸大成宏观特性。如一张保鲜膜厚的石墨烯能撑起一头大象，用石墨烯制造防弹衣、太空绳。其实，石墨烯无法用于大型器件散热，而更适合极微小器件散热；用石墨烯制作超级电缆，不适合制造普通电缆、导线，只适合作微电路。

此外，将石墨烯代替硅材料也想像得过于乐观。目前石墨烯半导体还处于理论假设和概念宣传阶段。石墨烯的特性更接近于导体，通过掺杂实现石墨烯的半导体在学术理论中还有不小的问题。而氧化石墨烯虽然能够表现出半导体的特性，但性能差强人意。石墨烯成为硅半导体的替代材料在20～30年内难以实现。

我国石墨烯产业低端化发展苗头初显

作为石墨烯研究最为活跃的国家之一，我国石墨烯技术创新成果频出，产业化发展势头迅猛，走在世界前列。但与美、日、韩等发达国家相比，我国石墨烯研究和产业发展基本处于产业链和价值链的低端，虽然资本界、学术界、媒体界等“热情高涨”，但无法掩盖其以材料生产为主，下游应用集中在附加值低的产品、低端产能扩张过快、产品同质化严重等问题，已经初步显示出“低端化”发展的苗头。主要表现在：专利“重量轻质”。虽然2016年我国石墨烯专利申请量约占全球申请总量的68.2%，稳居全球首位。但存在实用新型专利多、原创基础专利少，国内专利多、国际专利少，高校专利多、企业专利少的现象。下游“优材低用”。目前下游应用多集中在粉体（类石墨烯）领域，产品的低端同质化现象十分严重，即将石墨烯作为改性添加剂应用于涂料、复合材料、动力电池等规模大但对石墨烯的品质要求并不高的领域，产品附加值不高，企业甚至盲目扩大产能。环保“隐患犹存”。目前的制备技术普遍存在能耗、水耗大和工艺不环保等问题，对生态环境保护存在较大隐患。

推进我国石墨烯产业健康发展的对策建议

虽然目前在媒体、资本的热炒下，石墨烯呈现出产业化虚假繁荣的泡沫，遭到人们的质疑，但作为一种新型二维材料，石墨烯前途是光明的，道路是曲折的，需要遵循新型材料发展规律和新兴产业的发展规律，搭建产业化平台，坚持不懈地努力。

加强顶层设计和政策引导

根据Gartner的技术成熟度曲线，建立在新技术上的新兴产业，其产业化发展与技术成熟度紧密相关，具有相应的发展规律和发展阶段。同时，新材料产业一般是按照“料—材—器—用”这样的产业链发展。因此，作为新型材料和新的技术，石墨烯产业发展要遵循相应的科学规律和阶段性特征，加强顶层设计和政策指导。制定相应的发展战略、规划和路线图，对各阶段的发展目标、产业布局、重点企业培育、关键技术突破、下游应用行业、政策等进行统一部署，合理规划产能和发展路径，推进石墨烯差异化、特色化、集群化发展，避免低端同质化重复建设。坚决制止一蹴而就、急功近利和投机心理，树立严谨务实、坚持不懈的工匠精神，引导媒体正确地宣传。此外，尽快研究制定一批国家标准和行业标准，建立标准规范体系。包括相关产品定义、检测和使用标准、行业规范条件，从产业布局、生产工艺与装备、清洁生产、质量管理等方面加以规范。

推动制约产业发展的关键技术的突破

整合各类创新资源，成立国家级石墨烯创新中心，制定技术创新目录和技术突破路线图，对材料制备技术、清洁生产技术、下游高端应用等关键技术加强攻关。设立石墨烯产业基金，采用政策性财政支出和社会资本共同参与的模式，加快关键技术成果的转化，寻找杀手锏级的高端应用领域、方向和产品。

搭建政产学研用互促合作的产业化平台

出台扶植石墨烯产业发展相关政策，加强政策引导，营造良好的发展环境；加强技术研发和人才培养；鼓励企业创新，加强企业与高校、科研机构的紧密合作，成立企业技术中心，搭建产学研合作平台，形成以企业为主体、产学研结合的技术创新体系，聚焦重点产品，完善重点产品产业链，刺激重点产品的市场需求，加快重点产品的产业化进程；鼓励地方创立石墨烯专业园区，建设完善公共服务平台，发挥专业园区在产学研合作中的载体作用，形成产业孵化培育体系，推动科研成果的产业化转化。

培育领军企业

充分发挥产业政策和财政资金的引导作用，鼓励社会资本参与，以培育具有国际竞争力的企业为目标，选择少数真正有创新实力的企业进行重点培育，促进人才、资源、资本向优势企业集中；加强企业高端人才队伍建设，结合国家“千人计划”和国际合作项目等，帮助优势企业引进能够带来核心技术的高端人才或技术团队，建立健全高端人才保障机制。

作者简介：工业和信息化部赛迪研究院原材料工业研究所所长

本文来自高科技与产业化，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。

石墨烯产业化之路到底有多远