石墨烯产业20年发展回顾与战略建议

新质生产力代表了一种具有创新性、高科技含量和高附加值的生产力形态。新质生产力的核心在于科技创新，材料技术的突破为科技创新提供基础支撑和关键驱动力。石墨烯是目前人类发现最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型材料，被认为是21世纪重大的科学发现之一，有望在中国发展新质生产力的战略中发挥重要作用。今年是石墨烯发现20 周年，本文简要回顾了石墨烯产业20年的发展历程与产业特点，并提出了加快产业发展的战略建议。

01产业发展历程

石墨烯即单层石墨，是由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有超轻薄、高比表面积、高机械性能、高透光性、高导热性、高导电性、高化学稳定性等一系列神奇的性能，这使得其在2004年一经发现就引起强烈关注。

但我国在2010年前仅有北京大学等少数高校和科研院所开展了相关的基础研究。随着2010年诺贝尔物理奖颁给了石墨烯的发现者英国曼彻斯特大学的安德烈・海姆和康斯坦丁・诺沃瑟洛夫教授，大量科研团队和以科研院所学术骨干为技术支撑的中小企业也开始加入研究。产业政策也持续发力，据统计，从2011年至2021年间国家层面出台了涉及鼓励发展石墨烯的政策文件109项，省和地市级政策1600多项。

这些政策在推动石墨烯产业发展的同时，也出现了过度炒作和巨大泡沫，市场上的石墨烯材料良莠不齐，鱼龙混杂。2016年，为规范石墨烯产业发展，国家标准化管理委员会会同工信部等成立了石墨烯标准化推进组，加紧研制了7项国家标准，利用标准引领行业健康发展。2017年上交所、深交所加大对石墨烯题材上市公司的监管力度，遏制了市场过度炒作行为，泡沫被不断刺破，行业进入漫长的下行期。

02石墨烯产业发展的现状与特点

从2004年被发现以来，石墨烯在技术研究和产业应用方面都取得了一定的进步，但也存在基础研究不够，高质量石墨烯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、企业规模较小等问题，具体呈现出以下一些特点：

（一）产业热度持续

尽管经历了市场的过度炒作和泡沫破裂，但无论是政策层面还是科研层面或者企业层面，对石墨烯产业的呵护、热情与实实在在的投入仍处在一个良性发展的状态。2022年11月工信部批复组建国家石墨烯创新中心，2023年8月工信部和国资委联合发布了《前沿材料产业化重点发展指导目录（第一批）》，石墨烯名列其中。地方政府对石墨烯的支持力度也在不断加大，已经形成了环渤海地区、长三角地区、珠三角地区以及川渝、广西、陕西、东北等“3+N”的产业集聚格局。部分知名企业包括华为、小米、贝特瑞、方大炭素也纷纷涉足。据刘忠范院士的文章披露，我国石墨烯行业相关企业注册量于2019~2021年呈增长趋势，2021年企业注册量为13665家，较前一年上升了5830家。截至2022年9月23日，新增企业注册量为11668家。

（二）我国在石墨烯研发处于全球第一梯队

石墨烯的发现引发了全世界的关注，很多国家都将石墨烯作为高技术发展的战略制高点，欧盟率先在2013年启动石墨烯旗舰计划，斥资10亿欧元推进石墨烯材料的产业化发展。在美国、日本、韩国等，包括IBM、日立、三星等国际大公司，都投入大规模科研力量进行石墨烯的研发并已形成相对完整的产业链。

从当前石墨烯文章发表和专利数据申请情况看，我国后来居上，在石墨烯研发方面处于全球第一梯队。从2011年起，我国发表的石墨烯论文数量在全球排首位，全球34%的论文来自中国。同时我国已经成为全球石墨烯专利的主要贡献者和申请最为活跃的国家。截止2022年5月全球石墨烯专利75%来源于中国，远高于美国（9.7%）、韩国（7.0%）等发达国家，而且更为可喜的是从2016年起申请的专利中超过一半来自企业。

（三）石墨烯产业应用领域不断扩大，行业规模稳步增长

根据石墨烯联盟CGIA的统计，我国石墨烯粉体的产能已从2015年的600吨增长到2022年的1.8万吨。石墨烯薄膜的产能从2015年的150万平米增长到2022年的742万平米。

石墨烯应用领域不断拓展，石墨烯在航空航天、海工装备、新能源、电子信息、节能环保以及大健康领域都展现出良好的发展态势，市场规模稳步上升。据CGIA的统计，我国石墨烯应用市场规模已从2015年的6亿元发展到2021年的160亿元。

（四）高质量石墨烯材料规模化制备技术仍未成熟，“杀手锏”级应用开发不足

目前行业发展最大的瓶颈就是高质量石墨烯材料的规模化制备。尽管统计的石墨烯粉体的产能达到1.8万吨，但实际产量只有产能的10%左右，而且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。

2018 年《先进材料》上曾发表过一篇论文，作者之一是石墨烯诺贝尔奖得主康斯坦丁・诺沃肖洛夫。研究者分析了来自美洲、亚洲与欧洲60家公司的粉体石墨烯样品，发现大多数公司样品中石墨烯含量低于10%，且没有一个样品石墨烯含量超过50%，目前这种状况并没有得到根本改变。制备技术的不成熟一方面造成高质量的石墨烯难以获得，低质量甚至假冒石墨烯产品充斥市场，下游应用产品开发难以获得预期的效果，严重挫伤应用领域对石墨烯的信心。另一方面，制备技术的不成熟还造成高品质的石墨烯成本太高，下游的应用产品在市场竞争中性价比不高，导致产业规模仍然较小。

目前石墨烯仍充当“工业味精”的角色，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，“杀手锏”级的应用市场仍有待开发。

03石墨烯产业发展的战略建议

尽管石墨烯的发展仍然处于艰难的导入期，但我们对石墨烯的产业前景充满信心。根据中科院宁波材料研究所钱鑫博士的预测，未来全球石墨烯材料行业能持续保持年均30%的增长，到2028年将达到120亿元，应用市场有可能达到3000亿元。根据目前中国石墨烯材料市场占比来看，中国市场规模约为全球市场规模的三分之一左右。

为进一步推动石墨烯行业健康发展，建议在产业发展战略上加强以下几个方面的工作。

（一）正确认识行业发展所处阶段

美国咨询公司高德纳（Gartner Group）根据高新技术行业发展的规律，总结出技术成熟度曲线，它呈现的是一项新技术从出现到成熟需经历的五个阶段，分别为萌芽期、膨胀期、泡沫破裂期、复苏期和成熟期。根据新材料发展的历史，如金刚石、碳纤维、碳纳米管等，从发现到规模化商业应用一般都要经历30年甚至更长的时间。石墨烯在2004年被发现后，2016年左右达到膨胀期峰值，目前仍然处于泡沫破裂寻底的过程中。在2023年召开的国际石墨烯创新大会上，国家石墨烯创新中心主任刘兆平预测，距石墨烯规模化商业应用应该还有8年左右。

正确认识石墨烯产业所处的发展阶段，可以使我们理性地看待行业目前面临的困难和问题，坚定未来发展的信心。同时也要有发展的紧迫感，在基础研究、应用技术和产业发展上做好充分的准备，在规模化商业应用的机会到来时迅速占领战略制高点。

（二）加大基础研究和关键应用技术的联合攻关

刘忠范院士曾回顾碳纤维的产业发展，认 为从最初的碳纤维只能用于钓鱼竿到现在在航 天领域占据不可替代的位置，正是碳纤维材料 制备规模和技术的不断提升。目前尽管我国有 很多高校、研究院所以及企业参与到石墨烯行 业，但研究领域非常分散，无法形成合力，严 重制约了行业的发展。建议由国家石墨烯创新 中心或石墨烯联盟等有影响力的机构牵头，联 合研发实力较强的科研院所和头部企业对行业 发展的关键共性技术进行联合攻关，既要从国 家层面构建对支撑国家重大战略性方向的高端 石墨烯产业的核心竞争力，又要在制约行业发 展的高质量石墨烯规模化制备技术和关键应用 技术方面实现大的突破，尤其是要突破高质量 石墨烯规模化制备技术，制备决定未来。

（三）加快完善行业标准，建设权威的检测认证机构

由于石墨烯制备技术的不成熟，造成市场上产品差异明显，良莠不齐，规范行业发展迫在眉睫。一要加快石墨烯产品的标准化认证。目前虽然已经出台了一系列的石墨烯标准，但是仍然缺乏很多关键性的控制和测试标准。石墨烯的不同应用领域对石墨烯的质量和性能有不同的要求，石墨烯的标号规则应针对不同的应用来设立。二要建立统一的检测标准和权威的认证机构。这将有利于不同石墨烯产品之间性能和品质快速和可信地比较，打击市场上的伪劣假冒产品，维护行业声誉。

（四）政策支持要进一步发力

目前行业参与者众多，但大多都是小微企业，无论是资金投入还是团队建设都非常有限。鉴于行业仍将较长时间处于底部培育期，建议政策力度要进一步加大，一要加大对重大基础研究和关键应用技术的资金支持，通过政府部门的引导，充分发挥企业、高校、科研院所各自的优势，协同攻关，优化产业创新生态体系。二要鼓励国有企业、石墨烯产业下游龙头企业深度参与石墨烯产业，支持企业并购重组，培育一批掌握核心技术、具备国际竞争力的领军企业。三要打造一批优势石墨烯产业示范基地。尽管目前已经形成了石墨烯“3+N”的产业集聚格局，但很多地区都是“雷声大雨点小”，建议国家加大对优势基地的扶持政策，包括研发补贴、共性技术平台的建设、人才培养等。

习近平总书记指出：“从国际经验看，一个国家发展从根本上要靠供给侧推动。一次次科技和产业革命，带来一次次生产力提升，创造着难以想象的供给能力。当今时代，社会化大生产的突出特点，就是供给侧一旦实现了成功的颠覆性创新，市场就会以波澜壮阔的交易生成进行回应。”相信石墨烯产业将为这一论断带来新的验证。

作者简介：

符贵兴，男，汉族，1971年生，江西余干人，上海财经大学产业经济学博士，高级经济师，江苏悦达集团副总经理，中科悦达（上海）材料科技有限公司董事长。

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参考文献：

[1] 刘忠范，石墨烯产业路在何方？［J］.企业家信息2021（4）：2.

[2]李莉，彭现科，张艳芳，李平，中国石墨烯产业创新政策分析及建议，［J］.技术经济，2023（11）：37-46.

[3]刘忠范，石墨烯：应用可达“科幻级”，［N］学习时报，2022年 11月23日第6版.

[4]石墨烯联盟，石墨烯的前世今生，［M］人民邮电出版社，2022.

[5]刘忠范等，中国石墨烯产业研究报告，［M］科学出版社，2020.