石墨烯是最輕最薄、導(dǎo)電最佳、散熱性能最強(qiáng)、超堅(jiān)韌的新型納米材料，僅吸收2.3%的光，幾乎完全透明。素有“黑金”美譽(yù)的石墨烯，近年來(lái)逐漸成為資本市場(chǎng)追逐的熱點(diǎn)。日前，由中國(guó)科協(xié)科學(xué)技術(shù)傳播中心和北京市科協(xié)共同主辦，中關(guān)村天合科技成果轉(zhuǎn)化促進(jìn)中心承辦的“產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)大講堂”在北京舉行，來(lái)自業(yè)界的專家、企業(yè)家共同把脈我國(guó)的石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
石墨烯起步晚潛力大
原本寂寂無(wú)聞的石墨烯突然闖進(jìn)公眾視野，要從2004年說起。英國(guó)曼徹斯特大學(xué)教授安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛從石墨中成功分離出石墨烯。2010年，兩人借著在石墨烯方面的創(chuàng)新研究摘得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。由此，石墨烯的材料明星之路正式開啟。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全球已有近300家公司涉足石墨烯研究，包括IBM、英特爾、美國(guó)晟碟、陶氏化學(xué)、通用、杜邦等。其中，三星、IBM、東芝、韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究所、韓國(guó)成均館大學(xué)等企業(yè)和高校具有較高競(jìng)爭(zhēng)力。
“我國(guó)的石墨烯研究雖然起步較晚，但發(fā)展速度快，有著潛在的優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)國(guó)內(nèi)相關(guān)專利申請(qǐng)和申請(qǐng)人數(shù)增長(zhǎng)非常迅速。”凝聚態(tài)物理專家、中科院院士高鴻鈞說。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，從1994年開始至今，全球有超過1.25萬(wàn)件石墨烯相關(guān)專利。從技術(shù)原創(chuàng)國(guó)專利申請(qǐng)數(shù)量來(lái)看，中國(guó)、韓國(guó)、美國(guó)、日本申請(qǐng)的專利量位居全球前四，占比分別是50%、14%、6%和6%。“我國(guó)石墨烯相關(guān)專利量具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，可以說在石墨烯技術(shù)研究領(lǐng)域中國(guó)是領(lǐng)先的，但部分石墨烯核心專利依舊掌握在少數(shù)大國(guó)手中。”高鴻鈞表示。
石墨烯重科研輕應(yīng)用
當(dāng)前，我國(guó)石墨烯材料正處于從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵時(shí)期，受生產(chǎn)技術(shù)成熟度不高、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用路徑長(zhǎng)等因素制約，石墨烯批量化生產(chǎn)尚未完全實(shí)現(xiàn)。更糟糕的是，國(guó)內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了重上游輕下游、重科研輕應(yīng)用的現(xiàn)象。
石墨烯產(chǎn)業(yè)上游為石墨烯資源，中游為石墨烯薄膜與粉體制作等環(huán)節(jié)，下游為石墨烯應(yīng)用環(huán)節(jié)。“按照國(guó)際上的通行標(biāo)準(zhǔn)，只有1層至2層的納米薄片才能稱之為石墨烯，只有沒有任何缺陷的石墨烯才具備各種強(qiáng)大特性。”高鴻鈞說，我國(guó)石墨烯相關(guān)技術(shù)的研發(fā)主體是大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)，雖然在石墨烯論文發(fā)表量上位居全球首位，但不少科研院所并不知道產(chǎn)業(yè)界到底要什么，科研和應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié);而企業(yè)研發(fā)力量薄弱分散，目前還處于專利布局期，下游產(chǎn)業(yè)鏈尚未形成，不利于石墨烯技術(shù)跨越式發(fā)展。
事實(shí)上，石墨烯下游產(chǎn)業(yè)不僅附加值更高，發(fā)展空間也十分廣闊。比如，最新出現(xiàn)的石墨烯下游產(chǎn)品已有石墨烯理療保暖產(chǎn)品、石墨烯內(nèi)暖纖維制成的服裝、第二代石墨烯手機(jī)、石墨烯防彈衣、石墨烯防靜電輪胎、石墨烯動(dòng)力電池等。“正因如此，美國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用進(jìn)展都比較快，已形成覆蓋從制備及應(yīng)用研究到石墨烯產(chǎn)品生產(chǎn)、下游應(yīng)用全環(huán)節(jié)的石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈。”《新材料產(chǎn)業(yè)》執(zhí)行主編劉馨表示。
根據(jù)切薩布魯夫技術(shù)生命周期理論，石墨烯產(chǎn)業(yè)仍處于技術(shù)成長(zhǎng)期，且技術(shù)演化趨勢(shì)正由石墨烯制備工藝向具體應(yīng)用領(lǐng)域轉(zhuǎn)變。“隨著研究的深入，石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣梗瑖?guó)內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)若想尋求突破，還需大力提升科技和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新融合能力。”高鴻鈞說。
石墨烯投資機(jī)遇與風(fēng)險(xiǎn)并存
盡管國(guó)內(nèi)石墨烯應(yīng)用并不樂觀，但石墨烯產(chǎn)業(yè)的前景已十分明朗。2006年至2011年間，美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)資助近200項(xiàng)石墨烯項(xiàng)目;2015年歐洲提出石墨烯旗艦計(jì)劃，旨在把石墨烯及相關(guān)二維材料從實(shí)驗(yàn)室推廣到社會(huì)應(yīng)用中;2015年，我國(guó)工信部發(fā)布《中國(guó)制造2025》重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖，提出我國(guó)石墨烯材料未來(lái)10年的發(fā)展目標(biāo)。
由中關(guān)村天合科技成果轉(zhuǎn)化促進(jìn)中心編寫的《石墨烯技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化前景綜述》認(rèn)為，國(guó)內(nèi)外各大研究機(jī)構(gòu)的分析結(jié)果表明，未來(lái)5年到10年將是全球石墨烯產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展期，各行業(yè)對(duì)石墨烯的需求量將不斷增加。