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【干貨】我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)、新進(jìn)展、新挑戰(zhàn)
來(lái)源：高新院 achie.org 日期：2022-04-26 點(diǎn)擊：次
我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展了十余年，期間在政府部門、生產(chǎn)企業(yè)、科研院所、相關(guān)高校等通力合作下，產(chǎn)業(yè)規(guī)模、企業(yè)數(shù)量均呈現(xiàn)跨越式增長(zhǎng)，并在部分領(lǐng)域初步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程居全球前列。作為一種前沿新材料，在短時(shí)間內(nèi)取得如此好的成效實(shí)屬不易。在經(jīng)歷了前期的萌芽期和發(fā)展期后，目前國(guó)內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入新階段，尚處于產(chǎn)業(yè)化突破前期、不具備大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)能力逐漸成為共識(shí)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展也面臨一些新挑戰(zhàn)。
01我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)
從技術(shù)驅(qū)動(dòng)到應(yīng)用驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來(lái)新階段。石墨烯作為技術(shù)密集型的前沿新材料，前期產(chǎn)業(yè)培育以技術(shù)驅(qū)動(dòng)為主，以“從上至下”的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式為主，需石墨烯企業(yè)自行尋找和開拓市場(chǎng)，不利于產(chǎn)業(yè)的快速健康發(fā)展。近年來(lái)，隨著石墨烯制備技術(shù)成熟化和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用多元化，石墨烯與各領(lǐng)域的融合持續(xù)深化，逐步由技術(shù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)用驅(qū)動(dòng)。突如其來(lái)的新冠疫情，更是激發(fā)了石墨烯在醫(yī)療健康領(lǐng)域的新應(yīng)用，開辟了新市場(chǎng)。此外，終端應(yīng)用企業(yè)的參與度也越來(lái)越高，如華為、小米紛紛在新機(jī)應(yīng)用石墨烯散熱膜。
從統(tǒng)籌發(fā)展到特色聚焦，區(qū)域格局逐步集聚化。隨著石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展逐步趨于理性，尤其各地石墨烯制造業(yè)創(chuàng)新中心建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，更注重特色化發(fā)展，有望形成定位清晰、各具特色、協(xié)同協(xié)調(diào)的區(qū)域發(fā)展格局。如江蘇省重點(diǎn)打造以新一代信息技術(shù)、航空航天裝備、海洋工程和高技術(shù)船舶、節(jié)能環(huán)保、新能源等關(guān)鍵領(lǐng)域需求為導(dǎo)向的石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈；浙江省重點(diǎn)發(fā)展面向電動(dòng)汽車、海洋工程、功能復(fù)合材料、柔性電子、電子信息等領(lǐng)域應(yīng)用需求的石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈；北京市依托科研優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)攻克石墨烯批量化制備及應(yīng)用的通用技術(shù)；廣東省則著重發(fā)展石墨烯新型顯示等產(chǎn)業(yè)集群。
從簡(jiǎn)單相加到深度相融，相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展協(xié)同化。石墨烯屬于技術(shù)、人才和資金高度密集型的前沿新材料產(chǎn)業(yè)，只有跟下游應(yīng)用深度融合，完全打開應(yīng)用市場(chǎng)才能快速發(fā)展。石墨烯不僅與紡織鞋服、功能涂料、改性橡膠等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)系密切，同時(shí)與電子信息、航空航天、新能源、生物醫(yī)藥等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也緊密相關(guān)，形成“共生共融、協(xié)同發(fā)展”的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。“十四五”期間，我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)將進(jìn)一步發(fā)揮改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、培育新興產(chǎn)業(yè)的功能，與相關(guān)產(chǎn)業(yè)深度融合發(fā)展，加速推動(dòng)我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，催生一批高速增長(zhǎng)的石墨烯企業(yè)。
02我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新進(jìn)展
頂層設(shè)計(jì)持續(xù)完善，多層次多維度支持石墨烯產(chǎn)業(yè)化。在國(guó)家和地方的一系列政策支持下，我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展迅速。國(guó)家層面，相繼實(shí)施《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》、《“十三五”材料領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》和《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》等規(guī)劃，通過(guò)創(chuàng)建示范園區(qū)和制造業(yè)創(chuàng)新中心、搭建公共服務(wù)平臺(tái)、開展首批次應(yīng)用示范和保險(xiǎn)補(bǔ)償?shù)却胧?，推?dòng)石墨烯邁進(jìn)產(chǎn)業(yè)化初期。地方層面，“十三五”期間，有27個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）出臺(tái)石墨烯專項(xiàng)政策或?qū)⑵淞袨橐?guī)劃發(fā)展重點(diǎn)，特別地，北京、山東、江蘇、福建等地還成立省級(jí)石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟或領(lǐng)導(dǎo)小組，大力扶持當(dāng)?shù)厥┊a(chǎn)業(yè)發(fā)展。2021年，各地陸續(xù)發(fā)布“十四五”規(guī)劃綱要，仍有17個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）將石墨烯列為“十四五”時(shí)期重點(diǎn)發(fā)展的前沿新材料，產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景依舊向好。
企業(yè)數(shù)量快速增長(zhǎng)，涌現(xiàn)出一批優(yōu)勢(shì)石墨烯企業(yè)。我國(guó)石墨烯企業(yè)數(shù)量呈快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，近年來(lái)，“炒作”熱度下降，石墨烯市場(chǎng)趨于冷靜，但注冊(cè)企業(yè)數(shù)量仍在不斷增加，產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。從全國(guó)看，2021年石墨烯相關(guān)企業(yè)注冊(cè)量為13279家，同比增長(zhǎng)79.25%。截至2022年4月，在我國(guó)工商部門注冊(cè)的經(jīng)營(yíng)范圍內(nèi)有石墨烯相關(guān)業(yè)務(wù)的企業(yè)數(shù)量已達(dá)35000多家。從地區(qū)看，企業(yè)數(shù)量排名前五的分別是廣東、山東、江蘇、浙江和福建等五省，均屬東部沿海地區(qū)，企業(yè)總數(shù)占全國(guó)總量的50%以上，已形成具有一定規(guī)模的石墨烯產(chǎn)業(yè)集群，其余地區(qū)的石墨烯企業(yè)分布相對(duì)較為分散。從企業(yè)規(guī)?？?，石墨烯企業(yè)以中小微初創(chuàng)企業(yè)為主，但也涌現(xiàn)出一批包括貝特瑞、方大炭素、銀基烯碳、碳元科技、沃特新材料、常州二維碳素等的石墨烯上市企業(yè)，引領(lǐng)石墨烯產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
上下游合作不斷加強(qiáng)，部分領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用快速推廣。隨著創(chuàng)新能力持續(xù)提高、上下游企業(yè)合作不斷加強(qiáng)。據(jù)知網(wǎng)數(shù)據(jù)，2021年我國(guó)石墨烯相關(guān)專利申請(qǐng)數(shù)量達(dá)11123件，有力推動(dòng)科研成果向市場(chǎng)應(yīng)用高效轉(zhuǎn)化。工業(yè)領(lǐng)域，石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用主要集中在增強(qiáng)復(fù)合材料、儲(chǔ)能、熱管理、電子等方面，如廈門捌斗新材的石墨烯改性防腐涂料順利通過(guò)五緣灣大橋防腐改造示范性工程驗(yàn)收；寧波中車新能源推出的大容量石墨烯/活性炭復(fù)合電極超級(jí)電容器和石墨烯納米混合型超級(jí)電容器已成功應(yīng)用于城市電車。消費(fèi)領(lǐng)域，石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用主要在散熱、智能可穿戴、理療、照明等方面，如烯旺科技開發(fā)的大型石墨烯醫(yī)療設(shè)備“頻譜光波治療房”于2021年12月正式獲得二類醫(yī)療器械注冊(cè)審批并已進(jìn)入醫(yī)療單位。高烯科技的單層石墨烯康護(hù)纖維是目前全球首個(gè)通過(guò)IGCC認(rèn)證的單層氧化石墨烯改性功能纖維，制成的織品自帶康護(hù)性能。
03我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的新挑戰(zhàn)
關(guān)鍵技術(shù)仍未突破，制約下游大規(guī)模應(yīng)用。通過(guò)不斷創(chuàng)新研發(fā)，我國(guó)在大面積單晶石墨烯、多層石墨烯粉體規(guī)模制備等方面取得了重大進(jìn)展，但仍存在基礎(chǔ)物性研究不透徹、綠色低成本的規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)不成熟、“殺手锏”級(jí)應(yīng)用開發(fā)不足等技術(shù)瓶頸。從生產(chǎn)端看，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)已建成石墨烯粉體及薄膜材料生產(chǎn)線并基本實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，但普遍存在產(chǎn)品尺寸及層數(shù)不均勻、質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題，各項(xiàng)性能指標(biāo)遠(yuǎn)低于實(shí)驗(yàn)室水平，難以滿足大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用需求。從應(yīng)用端看，石墨烯粉體主要用作添加劑以增強(qiáng)基體材料的相關(guān)性能，與基材間的相容性和均勻分散性是制約其大規(guī)模應(yīng)用一大難點(diǎn)；石墨烯薄膜主要用于柔性顯示、電子/光電子領(lǐng)域，也面臨大規(guī)模均勻制備技術(shù)不成熟、工藝復(fù)雜和成本高等難題。
企業(yè)規(guī)?？傮w偏小，石墨烯產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力不足。我國(guó)石墨烯生產(chǎn)和應(yīng)用的主力軍是中小型企業(yè)，近半數(shù)屬于小微型初創(chuàng)企業(yè)，技術(shù)成熟、盈利性好、發(fā)展穩(wěn)定的企業(yè)微乎其微，一些上市公司雖通過(guò)控股或參股方式參與其中，但并未將石墨烯當(dāng)作主營(yíng)業(yè)務(wù)進(jìn)行實(shí)質(zhì)投入，缺乏行業(yè)龍頭引領(lǐng)和帶動(dòng)導(dǎo)致石墨烯產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力不足。一方面，小企業(yè)抵抗風(fēng)險(xiǎn)能力整體較弱，在“大浪淘沙”的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中極易消沒(méi)，目前存續(xù)時(shí)間在10年以上的石墨烯企業(yè)占比僅為5%。另一方面，小企業(yè)研發(fā)能力弱、創(chuàng)新動(dòng)力不足，大部分沒(méi)有配套設(shè)施和專職研發(fā)團(tuán)隊(duì)，多采用合作或委托的研發(fā)模式，主要涉足研發(fā)門檻低、對(duì)石墨烯品質(zhì)要求不高、產(chǎn)品附加值低的應(yīng)用領(lǐng)域，如復(fù)合材料、大健康、涂料等，高端前沿應(yīng)用領(lǐng)域關(guān)注不夠。
高端應(yīng)用需求日益增長(zhǎng)，發(fā)展壓力逐漸顯現(xiàn)?，F(xiàn)階段，我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入“平臺(tái)期”，產(chǎn)業(yè)鏈高端化發(fā)展迫在眉睫，企業(yè)承壓不斷提高。一方面，石墨烯多被用作“工業(yè)味精”，無(wú)法真正體現(xiàn)其作為高品質(zhì)、高性能材料的價(jià)值，還沒(méi)有成熟的、高端的商業(yè)化石墨烯產(chǎn)品問(wèn)世。石墨烯巨大潛質(zhì)與尚未全面打開的下游應(yīng)用需求形成強(qiáng)烈反差，高端化才是石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)和方向，對(duì)人才、科技和資金等要求也隨之提高，無(wú)形中增加發(fā)展壓力。另一方面，石墨烯產(chǎn)業(yè)遲遲未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，炒作熱情逐漸消退，市場(chǎng)開始趨于理性，相關(guān)投資也變得更加謹(jǐn)慎；疊加當(dāng)前宏觀經(jīng)濟(jì)下行壓力大，國(guó)內(nèi)、國(guó)際環(huán)境不確定性顯著增多，企業(yè)生產(chǎn)和進(jìn)出口均受不同程度的影響，石墨烯企業(yè)面臨資金短缺、供應(yīng)鏈安全等問(wèn)題。
04措施建議
聚焦重點(diǎn)和前沿領(lǐng)域，突破原創(chuàng)型科技成果。一是統(tǒng)籌協(xié)調(diào)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、科研機(jī)構(gòu)、高水平研究型大學(xué)和科技領(lǐng)軍企業(yè)等科研力量，立足重大平臺(tái)和科研團(tuán)隊(duì)基礎(chǔ)，以重大科技項(xiàng)目為依托，在石墨烯規(guī)?；哔|(zhì)量制備和下游高端應(yīng)用等關(guān)鍵核心技術(shù)開展重點(diǎn)攻關(guān)。二是聚焦國(guó)際研發(fā)前沿和我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)需求，加快石墨烯核心技術(shù)、專利和產(chǎn)品在新一代信息技術(shù)、航空航天、新能源等重點(diǎn)領(lǐng)域的布局，推動(dòng)一批重大原創(chuàng)科技成果突破和轉(zhuǎn)化，提高自主創(chuàng)新能力，推動(dòng)我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的跨越式轉(zhuǎn)變。
注重優(yōu)質(zhì)企業(yè)培育，提升石墨烯產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。一是針對(duì)不同產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)和成長(zhǎng)階段的企業(yè)，開展分級(jí)分類、精準(zhǔn)施策，提高重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用保險(xiǎn)補(bǔ)償?shù)日咴谑╊I(lǐng)域的實(shí)施力度。二是鼓勵(lì)國(guó)有企業(yè)、行業(yè)龍頭企業(yè)參與石墨烯產(chǎn)業(yè)，開展石墨烯關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和重點(diǎn)應(yīng)用示范，培育一批掌握核心技術(shù)、具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的領(lǐng)軍企業(yè)。三是支持中小企業(yè)聚焦主業(yè)、做精主業(yè)，提高細(xì)分領(lǐng)域的專業(yè)化水平，培育一批石墨烯專精特新“小巨人”和制造業(yè)單項(xiàng)冠軍企業(yè)，不斷增強(qiáng)我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力和自主可控力。
加強(qiáng)資源整合，打造特色優(yōu)勢(shì)石墨烯產(chǎn)業(yè)示范基地。一是整合全國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈上下游、產(chǎn)學(xué)研用等優(yōu)勢(shì)資源，鼓勵(lì)重點(diǎn)企業(yè)聯(lián)合高校和科研院所，協(xié)同推進(jìn)設(shè)施、人才、成果等要素優(yōu)化配置，針對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)核心環(huán)節(jié)和關(guān)鍵技術(shù)開展深度合作，打造一批石墨烯規(guī)?；a(chǎn)和高端化應(yīng)用示范線。二是整合各地石墨烯產(chǎn)業(yè)園區(qū)資源，發(fā)揮園區(qū)示范效應(yīng)，繼續(xù)完善園區(qū)配套，進(jìn)一步打造公共服務(wù)平臺(tái)等產(chǎn)業(yè)載體，針對(duì)高端化應(yīng)用需求，引導(dǎo)建立一批石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)應(yīng)用示范基地，提高石墨烯產(chǎn)業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力。
加強(qiáng)區(qū)域聯(lián)動(dòng)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)特色化、高端化、差異化發(fā)展。一是細(xì)化區(qū)域內(nèi)分工，鼓勵(lì)江蘇、浙江、廣東、山東、北京等重點(diǎn)地區(qū)，充分利用現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、品牌、市場(chǎng)、資本、人才、研發(fā)等資源優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)各地石墨烯產(chǎn)業(yè)集約集聚集群發(fā)展，打造石墨烯特色區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈。二是加強(qiáng)區(qū)域間合作，發(fā)揮國(guó)家關(guān)于京津冀協(xié)同發(fā)展、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶、長(zhǎng)三角一體化、粵港澳大灣區(qū)等一系列重大區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略布局，以產(chǎn)業(yè)鏈和重點(diǎn)項(xiàng)目合作為牽引，推動(dòng)區(qū)域間資源協(xié)同共享，構(gòu)建全國(guó)“一盤棋”石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局，加快推動(dòng)石墨烯產(chǎn)業(yè)向特色化、高端化、差異化方向發(fā)展。
資料來(lái)源：本文作者：王敏馬琳，材料工業(yè)研究所，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處
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