【赛迪智库观点】我国石墨烯产业发展的新趋势、新进展、新挑战

本文作者 |材料工业研究所 王敏 马琳

我国石墨烯产业已经发展了十余年，期间在政府部门、生产企业、科研院所、相关高校等通力合作下，产业规模、企业数量均呈现跨越式增长，并在部分领域初步实现产业化应用，产业化进程居全球前列。作为一种前沿新材料，在短时间内取得如此好的成效实属不易。在经历了前期的萌芽期和发展期后，目前国内石墨烯产业发展进入新阶段，尚处于产业化突破前期、不具备大规模工业化生产能力逐渐成为共识，产业发展也面临一些新挑战。

01 我国石墨烯产业发展的新趋势

从技术驱动到应用驱动，产业发展迎来新阶段。石墨烯作为技术密集型的前沿新材料，前期产业培育以技术驱动为主，以“从上至下”的产业链发展模式为主，需石墨烯企业自行寻找和开拓市场，不利于产业的快速健康发展。近年来，随着石墨烯制备技术成熟化和产业应用多元化，石墨烯与各领域的融合持续深化，逐步由技术驱动转变为应用驱动。突如其来的新冠疫情，更是激发了石墨烯在医疗健康领域的新应用，开辟了新市场。此外，终端应用企业的参与度也越来越高，如华为、小米纷纷在新机应用石墨烯散热膜。

从统筹发展到特色聚焦，区域格局逐步集聚化。随着石墨烯产业发展逐步趋于理性，尤其各地石墨烯制造业创新中心建设稳步推进，更注重特色化发展，有望形成定位清晰、各具特色、协同协调的区域发展格局。如江苏省重点打造以新一代信息技术、航空航天装备、海洋工程和高技术船舶、节能环保、新能源等关键领域需求为导向的石墨烯产业链；浙江省重点发展面向电动汽车、海洋工程、功能复合材料、柔性电子、电子信息等领域应用需求的石墨烯产业链；北京市依托科研优势，重点攻克石墨烯批量化制备及应用的通用技术；广东省则着重发展石墨烯新型显示等产业集群。

从简单相加到深度相融，相关产业发展协同化。石墨烯属于技术、人才和资金高度密集型的前沿新材料产业，只有跟下游应用深度融合，完全打开应用市场才能快速发展。石墨烯不仅与纺织鞋服、功能涂料、改性橡胶等传统产业发展关系密切，同时与电子信息、航空航天、新能源、生物医药等战略性新兴产业的发展也紧密相关，形成“共生共融、协同发展”的产业生态。“十四五”期间，我国石墨烯产业将进一步发挥改造提升传统产业、培育新兴产业的功能，与相关产业深度融合发展，加速推动我国石墨烯产业化进程，催生一批高速增长的石墨烯企业。

02 我国石墨烯产业发展的新进展

顶层设计持续完善，多层次多维度支持石墨烯产业化。在国家和地方的一系列政策支持下，我国石墨烯产业化进展迅速。国家层面，相继实施《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》、《“十三五”材料领域科技创新专项规划》和《新材料产业发展指南》等规划，通过创建示范园区和制造业创新中心、搭建公共服务平台、开展首批次应用示范和保险补偿等措施，推动石墨烯迈进产业化初期。地方层面，“十三五”期间，有27个省（自治区、直辖市）出台石墨烯专项政策或将其列为规划发展重点，特别地，北京、山东、江苏、福建等地还成立省级石墨烯产业联盟或领导小组，大力扶持当地石墨烯产业发展。2021年，各地陆续发布“十四五”规划纲要，仍有17个省（自治区、直辖市）将石墨烯列为“十四五”时期重点发展的前沿新材料，产业发展前景依旧向好。

企业数量快速增长，涌现出一批优势石墨烯企业。我国石墨烯企业数量呈快速增长态势，近年来，“炒作”热度下降，石墨烯市场趋于冷静，但注册企业数量仍在不断增加，产业规模持续扩大。从全国看，2021年石墨烯相关企业注册量为13279家，同比增长79.25%。截至2022年4月，在我国工商部门注册的经营范围内有石墨烯相关业务的企业数量已达35000多家。从地区看，企业数量排名前五的分别是广东、山东、江苏、浙江和福建等五省，均属东部沿海地区，企业总数占全国总量的50%以上，已形成具有一定规模的石墨烯产业集群，其余地区的石墨烯企业分布相对较为分散。从企业规模看，石墨烯企业以中小微初创企业为主，但也涌现出一批包括贝特瑞、方大炭素、银基烯碳、碳元科技、沃特新材料、常州二维碳素等的石墨烯上市企业，引领石墨烯产业快速发展。

上下游合作不断加强，部分领域产业化应用快速推广。随着创新能力持续提高、上下游企业合作不断加强。据知网数据，2021年我国石墨烯相关专利申请数量达11123件，有力推动科研成果向市场应用高效转化。工业领域，石墨烯产业化应用主要集中在增强复合材料、储能、热管理、电子等方面，如厦门捌斗新材的石墨烯改性防腐涂料顺利通过五缘湾大桥防腐改造示范性工程验收；宁波中车新能源推出的大容量石墨烯/活性炭复合电极超级电容器和石墨烯纳米混合型超级电容器已成功应用于城市电车。消费领域，石墨烯产业化应用主要在散热、智能可穿戴、理疗、照明等方面，如烯旺科技开发的大型石墨烯医疗设备“频谱光波治疗房”于2021年12月正式获得二类医疗器械注册审批并已进入医疗单位。高烯科技的单层石墨烯康护纤维是目前全球首个通过IGCC认证的单层氧化石墨烯改性功能纤维，制成的织品自带康护性能。

03 我国石墨烯产业发展面临的新挑战

关键技术仍未突破，制约下游大规模应用。通过不断创新研发，我国在大面积单晶石墨烯、多层石墨烯粉体规模制备等方面取得了重大进展，但仍存在基础物性研究不透彻、绿色低成本的规模化生产技术不成熟、“杀手锏”级应用开发不足等技术瓶颈。从生产端看，现阶段国内已建成石墨烯粉体及薄膜材料生产线并基本实现量产，但普遍存在产品尺寸及层数不均匀、质量不稳定等问题，各项性能指标远低于实验室水平，难以满足大规模工业化应用需求。从应用端看，石墨烯粉体主要用作添加剂以增强基体材料的相关性能，与基材间的相容性和均匀分散性是制约其大规模应用一大难点；石墨烯薄膜主要用于柔性显示、电子/光电子领域，也面临大规模均匀制备技术不成熟、工艺复杂和成本高等难题。

企业规模总体偏小，石墨烯产业竞争力不足。我国石墨烯生产和应用的主力军是中小型企业，近半数属于小微型初创企业，技术成熟、盈利性好、发展稳定的企业微乎其微，一些上市公司虽通过控股或参股方式参与其中，但并未将石墨烯当作主营业务进行实质投入，缺乏行业龙头引领和带动导致石墨烯产业竞争力不足。一方面，小企业抵抗风险能力整体较弱，在“大浪淘沙”的市场竞争中极易消没，目前存续时间在10年以上的石墨烯企业占比仅为5%。另一方面，小企业研发能力弱、创新动力不足，大部分没有配套设施和专职研发团队，多采用合作或委托的研发模式，主要涉足研发门槛低、对石墨烯品质要求不高、产品附加值低的应用领域，如复合材料、大健康、涂料等，高端前沿应用领域关注不够。

高端应用需求日益增长，发展压力逐渐显现。现阶段，我国石墨烯产业发展进入“平台期”，产业链高端化发展迫在眉睫，企业承压不断提高。一方面，石墨烯多被用作“工业味精”，无法真正体现其作为高品质、高性能材料的价值，还没有成熟的、高端的商业化石墨烯产品问世。石墨烯巨大潜质与尚未全面打开的下游应用需求形成强烈反差，高端化才是石墨烯产业的发展重点和方向，对人才、科技和资金等要求也随之提高，无形中增加发展压力。另一方面，石墨烯产业迟迟未实现大规模商业化应用，炒作热情逐渐消退，市场开始趋于理性，相关投资也变得更加谨慎；叠加当前宏观经济下行压力大，国内、国际环境不确定性显著增多，企业生产和进出口均受不同程度的影响，石墨烯企业面临资金短缺、供应链安全等问题。

04 措施建议

聚焦重点和前沿领域，突破原创型科技成果。一是统筹协调国家重点实验室、科研机构、高水平研究型大学和科技领军企业等科研力量，立足重大平台和科研团队基础，以重大科技项目为依托，在石墨烯规模化高质量制备和下游高端应用等关键核心技术开展重点攻关。二是聚焦国际研发前沿和我国战略性新兴产业需求，加快石墨烯核心技术、专利和产品在新一代信息技术、航空航天、新能源等重点领域的布局，推动一批重大原创科技成果突破和转化，提高自主创新能力，推动我国石墨烯产业实现从“跟跑”到“领跑”的跨越式转变。

注重优质企业培育，提升石墨烯产业核心竞争力。一是针对不同产业链环节和成长阶段的企业，开展分级分类、精准施策，提高重点新材料首批次应用保险补偿等政策在石墨烯领域的实施力度。二是鼓励国有企业、行业龙头企业参与石墨烯产业，开展石墨烯关键技术研发和重点应用示范，培育一批掌握核心技术、具备国际竞争力的领军企业。三是支持中小企业聚焦主业、做精主业，提高细分领域的专业化水平，培育一批石墨烯专精特新“小巨人”和制造业单项冠军企业，不断增强我国石墨烯产业核心竞争力和自主可控力。

加强资源整合，打造特色优势石墨烯产业示范基地。一是整合全国石墨烯产业链上下游、产学研用等优势资源，鼓励重点企业联合高校和科研院所，协同推进设施、人才、成果等要素优化配置，针对石墨烯产业核心环节和关键技术开展深度合作，打造一批石墨烯规模化生产和高端化应用示范线。二是整合各地石墨烯产业园区资源，发挥园区示范效应，继续完善园区配套，进一步打造公共服务平台等产业载体，针对高端化应用需求，引导建立一批石墨烯新材料产业应用示范基地，提高石墨烯产业综合竞争力。

加强区域联动，促进产业特色化、高端化、差异化发展。一是细化区域内分工，鼓励江苏、浙江、广东、山东、北京等重点地区，充分利用现有产业基础、品牌、市场、资本、人才、研发等资源优势，推动各地石墨烯产业集约集聚集群发展，打造石墨烯特色区域产业链。二是加强区域间合作，发挥国家关于京津冀协同发展、长江经济带、长三角一体化、粤港澳大湾区等一系列重大区域发展战略布局，以产业链和重点项目合作为牵引，推动区域间资源协同共享，构建全国“一盘棋”石墨烯产业发展格局，加快推动石墨烯产业向特色化、高端化、差异化方向发展。