回望来时路：中国石墨烯产业发展（2010-2024）

引言

自2004年石墨烯被首次分离以来，这种单层碳原子构成的神奇材料便以其独特的物理性质，开启了材料科学的新篇章。2010年，石墨烯的发现者安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫荣获诺贝尔物理学奖，这一荣誉不仅肯定了石墨烯的科学价值，也标志着石墨烯研究进入了一个新的高潮。

2010-2015：基础与应用研究

2010年，随着诺贝尔奖的光环，全球对石墨烯的研究热情空前高涨。科学家们开始探索石墨烯的电子效应、力学特性和热传导性能，以及其在纳米技术和量子计算中的潜在应用。在这一时期，石墨烯的制备技术得到了显著改进，包括化学气相沉积（CVD）和机械剥离法等方法的优化，使得石墨烯的生产更为高效和可控。

在2010到2015年间，石墨烯基础研究与应用研究方面，我国出现了多个重要里程碑：

• 天津大学马雷教授团队成功地在石墨烯中引入了带隙，创造了一种新型稳定的半导体石墨烯，这一突破被认为开启了石墨烯芯片制造领域的大门；
• 中国中车株洲电力机车有限公司成功研制了新一代大功率石墨烯超级电容，代表了当时世界超级电容单体技术的最高水平；
• 常州二维碳素科技股份有限公司与深圳贝特莱电子科技股份有限公司联合推出了全球首个应用石墨烯应变感应原理的3D触控解决方案，为石墨烯传感技术指出新方向；
• 常州第六元素材料科技股份有限公司“10吨/年石墨烯微片工业化制备及其在海工装备重防腐涂料中的应用”技术科技成果通过鉴定；
• 中航工业航材院在国际石墨烯研究领域首创“烯合金”材料，掀开了石墨烯新型高端合金领域的应用篇章。

2016-2020：产业化探索

2016至2020年间，中国在石墨烯产业化方面取得了显著进展。石墨烯的制备技术是产业化的关键。2016至2020年间，中国在化学气相沉积法（CVD）和氧化还原法等石墨烯制备技术上取得了显著进步，提高了石墨烯产品的品质和产量。

石墨烯粉体和薄膜的产能在这一时期实现了大规模量产。代表性企业如第六元素、凯纳股份、青岛昊鑫及先丰纳米等，其产能均达到了千吨级别。这一时期，中国石墨烯粉体产能超万吨，石墨烯薄膜产能超700万平米。其中，一些企业已经在新三板完成融资，部分企业融资额突破亿元。

2018年，中国石墨烯产业规模首次超过百亿元，初步形成了以长三角、珠三角和京津冀鲁区域为产业集群的多地分布式发展格局，石墨烯产业集群的形成促进了企业间的协同创新和资源共享，加速了产业化进程，其中以长三角地区最为显著。

行业快速发展的同时也出现一些问题。2018年，石墨烯诺奖得主康斯坦丁・诺沃肖洛夫在《Advanced Materials》上发表文章，文章中分析了欧洲、亚洲和美洲60家公司的石墨烯粉体样品，发现大多数样品中石墨烯含量低于10%，且没有一个公司的样品中石墨烯含量超过50%。因此，全球来看，石墨烯粉体材料的高质量和规模化制备，在这一时期，仍然存在问题。

这一时期，中国石墨烯产业化的快速发展得益于完整的产业链构建，从上游的石墨矿资源和制备设备，到中游的石墨烯粉体和薄膜生产，再到下游的广泛应用，包括锂电池、防腐涂料、复合涂料等，2016年以来，产业链日趋完善。

应用方面，2016至2020年，中国石墨烯应用企业如雨后春笋般涌现，推动了石墨烯从实验室走向商业应用的进程，其中应用类企业数量最多，占比高达39%。

这一时期的应用类企业可分为三个梯队。其中第一梯队是以贝特瑞、方大碳素、碳元科技、沃特新材料等龙头上市企业为主，这类企业营收规模较大，已经拥有完整的石墨烯生产线并且实现规模化经营；第二梯度以常州第六元素、二维碳素、宁波墨西、南京先丰纳米吉仓纳米等企业为主，这类企业进入行业较早，拥有较强的研发能力和全国范围的销售网络；第三梯队的则是其它中小型石墨烯相关企业。

这一时期中国石墨烯产业也出现了一系列标志性事件，包括东旭光电推出世界首款石墨烯基锂离子电池产品——“烯王”、重庆墨希科技有限公司推出全球首款石墨烯柔性屏可弯曲手机、宁波墨西年产300吨石墨烯生产线建成投产、北京碳世纪科技有限公司发布全球首款石墨烯空气净化器“烯净”、中国石墨烯标准化委员会发布中国石墨烯第1号标准“石墨烯材料的名词术语与定义”等等。

2021年至今：技术驱动转向应用驱动

自2021年以来，中国石墨烯产业在经历了初期的快速发展后，逐渐进入了一个更加稳健和理性的阶段。

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良性发展状态。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。

我国石墨烯企业注册量。数据来源：工商注册信息

截至2024年6月22日，石墨烯相关存续/在业的企业数量为88900家，较2023年增加15918家，这意味着2024年以来，平均每月新增注册企业2653家。东部沿海产业带是我国石墨烯产业最活跃地区，企业占全国比重高达62%。2024年以来石墨烯企业新增5471家，平均每周注册288家，新增石墨烯企业主要集中在东部沿海产业带，占比36%。

来源：中国经济信息社《中国石墨烯产业景气调查指数报告2022》

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。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。目前，国内石墨烯市场成熟度最高的是石墨烯散热材料、发热材料，未来将会在碳基半导体、生物医疗等领域应用布局，与此同时，石墨烯薄膜将迎来应用突破。

结语

回望来路，石墨烯的发展历程是一段从实验室到产业的艰辛之旅。尽管面临诸多挑战，但石墨烯的潜力和前景仍然值得期待，因为我国具有社会主义市场经济的体制优势、超大规模市场的需求优势、产业体系配套完整的供给优势、大量高素质劳动者和企业家的人才优势，放眼未来，相信石墨烯的产业化只是时间问题。