中國石墨烯的“七年之癢”
作者：管理員 時(shí)間：2018-05-16 瀏覽量：1789一次美國走訪學(xué)習(xí)的經(jīng)歷，讓工信部賽迪研究院原材料所所長肖勁松陷入沉思：“中美在石墨烯發(fā)展方面有很大差異，跟國內(nèi)的狂熱相比，美國很多理性的認(rèn)知對我們來說甚至是具有顛覆性的。”
作為一種前沿材料，石墨烯近年來在我國發(fā)展迅速，企業(yè)數(shù)量不斷增加。與此同時(shí)，各地也積極出臺(tái)相關(guān)政策推動(dòng)石墨烯行業(yè)的發(fā)展。在今年1月舉行的國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，就有5個(gè)石墨烯相關(guān)項(xiàng)目獲獎(jiǎng)。
但是，我國石墨烯產(chǎn)業(yè)似乎又陷入了一種毀譽(yù)參半的尷尬境地。相比美國，我國石墨烯應(yīng)用方向更趨于復(fù)合材料、功能材料等低端化領(lǐng)域。不僅如此，我國雖有很多企業(yè)都聲稱已實(shí)現(xiàn)石墨烯大規(guī)模生產(chǎn)，但市場卻頻繁遇冷，企業(yè)盈利更是遙遙無期。
“當(dāng)前，國內(nèi)轟轟烈烈的大躍進(jìn)式的石墨烯運(yùn)動(dòng)是不可取的。未來的石墨烯行業(yè)是建立在石墨烯材料的殺手锏級應(yīng)用基礎(chǔ)之上，而不是作為一個(gè)萬金油式的添加劑?！贬槍鴥?nèi)陷入“七年之癢”的石墨烯行業(yè)，北京石墨烯研究院執(zhí)行院長魏迪提醒道。
中美差異的反思
石墨烯發(fā)現(xiàn)者2010年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)后，全球就掀起了石墨烯研發(fā)熱潮。但是，公眾對石墨烯新材料的熱捧，也導(dǎo)致了石墨烯產(chǎn)業(yè)虛火過旺。相比美國，我國石墨烯更是呈現(xiàn)出一片虛假繁榮的景象。
實(shí)際上，石墨烯本來就存在于自然界，只是難以剝離出單層結(jié)構(gòu)。鉛筆在紙上輕輕劃過，留下的痕跡就可能是很多層石墨烯。當(dāng)時(shí)獲得諾貝爾獎(jiǎng)的專家發(fā)現(xiàn)了石墨烯強(qiáng)度高、韌性強(qiáng)等優(yōu)異性能，主要就是體現(xiàn)在單層結(jié)構(gòu)上。
“石墨烯在單層結(jié)構(gòu)上隨著層數(shù)的增加，諸多優(yōu)越性都將降低。10層以上性能就大打折扣，甚至都不能再稱為石墨烯?！毙潘杀硎荆懊绹鴱?qiáng)調(diào)的就是單層石墨烯，而我國把10層以下的都稱為石墨烯，甚至把類石墨烯的產(chǎn)品也叫石墨烯，魚目混珠的現(xiàn)象比較嚴(yán)重?！?
除了概念與標(biāo)準(zhǔn)的不同，在制備方法上中美也有差異。肖勁松表示，美國主要采用化學(xué)氣相沉積法和外延生長法，這兩種方法雖然生產(chǎn)成本高且不容易量產(chǎn)，但是卻能夠制備出高品質(zhì)的單層石墨烯。我國雖然在研發(fā)上也有采用上述兩種方法，但在產(chǎn)業(yè)化上，90％都是采用成本低、可大規(guī)模生產(chǎn)的氧化還原法。
肖勁松通過調(diào)研美國相關(guān)機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，美國對石墨烯有一個(gè)技術(shù)程度評價(jià)的等級，1～4級屬于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段，5～6級屬于逐漸趨向于產(chǎn)業(yè)化階段，7～9級才屬于技術(shù)較成熟的產(chǎn)業(yè)化階段。美國產(chǎn)業(yè)界普遍認(rèn)為，目前石墨烯仍以實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段為主，技術(shù)成熟度為3～4級，尚不適合大規(guī)模生產(chǎn)，整個(gè)石墨烯市場仍處于萌芽狀態(tài)。
而反觀中國，大部分科研院所都急于將并不成熟的技術(shù)推向市場，很多企業(yè)都聲稱石墨烯已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，地方政府也通過制定產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃設(shè)立產(chǎn)業(yè)基金，建立產(chǎn)業(yè)園區(qū)、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等，加大產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用推廣。但實(shí)際上，企業(yè)大規(guī)模盈利仍然遙遙無期。
另外，北京國知專利預(yù)警咨詢有限公司總經(jīng)理于立彪表示，在專利數(shù)量上，雖然我國與美國都位列前三甲，但美國的專利質(zhì)量水平普遍很高，且申請主體以IBM、英特爾等大型跨國公司為主。而我國專利申請主體以高校、科研院所為主，企業(yè)僅占30％左右。
肖勁松也指出，美國專利布局重點(diǎn)在集成電路、晶體管、傳感器、信息存儲(chǔ)、增強(qiáng)復(fù)合材料等領(lǐng)域，注重對整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的全面布局和保護(hù)。而我國很多是為了專利而專利，整體重量輕質(zhì)，近半數(shù)集中在復(fù)合材料領(lǐng)域，其次為儲(chǔ)能水處理器、傳感器，缺乏系統(tǒng)性。
尋找殺手锏級應(yīng)用
目前，資本對于石墨烯的熱情正在退潮，很多第一批關(guān)注石墨烯的企業(yè)也在逐漸淡出?！肮I(yè)化批量制備的石墨烯的各項(xiàng)性能和理想狀態(tài)差距很大，所謂‘一片石墨烯能撐起一頭大象’‘一克石墨烯展開可鋪滿一個(gè)足球場’等的預(yù)期，基本都實(shí)現(xiàn)不了?！敝嘘P(guān)村石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副秘書長班建偉說。
針對我國石墨烯產(chǎn)業(yè)的處境，在近日召開的“2018中國國際石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇暨中關(guān)村石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟年會(huì)”上，肖勁松提醒，一定要謹(jǐn)防我國石墨烯行業(yè)陷入低端陷阱。
“從國家層面，整個(gè)石墨烯產(chǎn)業(yè)要朝著附加值高的方向發(fā)展，別折騰到最后都是為別人做嫁衣。國內(nèi)的石墨賣五六千元一噸，結(jié)果出口到日本經(jīng)過加工再買回來，就成了6萬多元一噸?！毙潘芍赋?。
對于石墨烯的應(yīng)用，壹行研創(chuàng)始人厲俊介紹道，其主要有三大領(lǐng)域，一是電子領(lǐng)域，包括透明導(dǎo)電膜、柔性電子器件、傳感器等；二是儲(chǔ)能領(lǐng)域，包括超級電容、太陽能電池等；三是傳統(tǒng)的賦能材料，使材料具有散熱、抗摩擦、抗腐蝕等性能。
魏迪表示，當(dāng)前，國內(nèi)市場上包括服飾、涂料、復(fù)合材料、吸附潤滑產(chǎn)品以及石墨烯鋰電、石墨烯手機(jī)觸摸屏等，都代表著我國石墨烯的主流產(chǎn)品，但與國外相比仍然有所滯后。
“歐盟石墨烯旗艦計(jì)劃啟動(dòng)了17個(gè)新的石墨烯研究項(xiàng)目，他們關(guān)注的是石墨烯的超級汽車、物聯(lián)網(wǎng)傳感器、可穿戴設(shè)備和健康管理、數(shù)據(jù)通信、能源技術(shù)以及復(fù)合材料等前沿、未來的領(lǐng)域?！蔽旱险f。
在肖勁松看來，我國石墨烯急需找到殺手锏級的應(yīng)用和特殊利用的市場，為此他建議我國要重新審視和評估石墨烯行業(yè)發(fā)展的方向和階段，避免方向性的錯(cuò)誤和偏差，盡快研究制定我國石墨烯技術(shù)成熟路線圖。
在肖勁松看來，我國石墨烯行業(yè)的研究重點(diǎn)應(yīng)該與國家重大戰(zhàn)略相一致，圍繞新一代信息技術(shù)、航空航天設(shè)備、新能源等領(lǐng)域進(jìn)行前瞻性布局。
產(chǎn)業(yè)這把火怎么燒
“我國石墨烯行業(yè)在國際上有相對競爭優(yōu)勢，是處于第一梯隊(duì)的一棵產(chǎn)業(yè)苗子。但終究還是棵苗，需要產(chǎn)業(yè)界、投資界、測試服務(wù)界等各方共同努力，把產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)起來?！北本┦锌莆虏牧习l(fā)展中心主任肖瀾表示，產(chǎn)業(yè)這把火燒起來容易，但是熄滅也快，還需要不斷投入“真金白銀”。
肖瀾認(rèn)為，從科研創(chuàng)新的角度來說，石墨烯要取得應(yīng)用上的突破是一個(gè)艱難的馬拉松長跑，要想把石墨烯獨(dú)特的使用性能展現(xiàn)出來，還需要全國甚至全球的科學(xué)家們共同努力?！坝绕涫窃谑┍∧げ牧仙?，一旦攻關(guān)完成，石墨烯行業(yè)會(huì)產(chǎn)生劇變，甚至質(zhì)變?！?
對于企業(yè)方而言，湖南醫(yī)家智烯新材料科技股份有限公司副總裁吳顏吉更希望政府和投資人不要急功近利。北京綠能嘉業(yè)董事長兼總裁王敏也表示，“我們要沉得住氣，不管是在神壇之上還是神壇之下，企業(yè)就應(yīng)該做企業(yè)該做的事?！?
工信部人才交流中心副主任色云峰也表示，工信部將通過人才培育工程的實(shí)施，進(jìn)一步夯實(shí)我國石墨烯產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，培養(yǎng)一批具備現(xiàn)代化視野的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才和龍頭企業(yè)，推動(dòng)我國石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)領(lǐng)跑全球。
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