出版时间:2017年06月 |
当前,石墨烯因其独特的属性受到各界广泛关注,甚至被誉为“新材料之王”,成为电池、显示屏、发光材料及芯片等产品研制的理想材料,且其应用领域还在继续扩展。但是中国的石墨烯产业还处在起步阶段,上游企业如何实现石墨烯材料规模化量产成为该行业起步的关键。为此,政府需要在研发、市场化及资源整合等方面采取有效措施,以提升整个石墨烯行业的发展水平,推动石墨烯产业走向成熟稳定。
Currently,due to its unique properties,graphene received extensive attention from all walks of life,even known as “the king of new materials”,which is widely applied in battery,display,luminous materials and chip ideal material,and its application area continues to expand. But the graphene industry in China is still in its infancy. How to realize graphene’s mass production for the upstream enterprise becomes the key to the industry. Therefore,the government need to take effective measures to improve the ability of research,to create a good market environment to enhance development of the industry.
石墨烯是由一个碳原子与周围三个近邻碳原子结合形成蜂窝状结构的碳原子单层[1]。自2004年被英国学者德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功研制以来,石墨烯因其独特的光、热、电、力属性引起各界广泛关注,被誉为“新材料之王”,甚至有预言称石墨烯可能会引发新的产业革命。世界主要国家也加大了对石墨烯产业的扶持力度,以抢占新兴产业发展战略高地。
近年来,中国政府从国家层面出台了一系列文件指导石墨烯产业发展,2015年工信部、国家发改委、科技部三部门联合印发《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》,2016年石墨烯被纳入《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,《新材料产业“十三五”发展规划》也即将发布,其中石墨烯产业成为重点关注对象。在国家政策的引导下,各地方开始积极布局石墨烯产业,推动石墨烯产业发展。
一 产业发展及动态
作为新材料的宠儿,近年来石墨烯产业吸引了大量人力资本、资金、科研力量等产业要素注入,但受到技术研发周期长、社会接受程度不高等因素的影响,我国石墨烯产业还处在初步发展阶段,总体呈现产业规模小、上游产业不成熟、下游产业仍在探索、市场环境鱼龙混杂、引领性产品少、需求侧仍在观望等特征。但随着产业发展要素不断向石墨烯产业聚集,研发制备技术逐步走向成熟,下游应用空间持续拓展,石墨烯功能逐渐被接受,石墨烯产业正步入快速发展的轨道。
(一)石墨烯产业规模
1.石墨烯产业规模处在增长期
目前我国石墨烯产业整体还处在实验室研究向产业应用过渡的初级发展阶段,产业规模不大,产值较低。但是,随着技术的不断发展,产品趋于成熟,石墨烯产业有望释放出巨大的增长潜力,推动相关产业发展,甚至引发新的产业革命。作为新兴产业,石墨烯产业统计体系还不够健全,各个机构统计数据不一,但基本上都验证了我国石墨烯产业初步发展的特征。Innova Research公司调研数据显示,2014年中国石墨烯产业市场规模为140万美元,2015年增长到610万美元,增幅超过336%[2]。中国石墨烯产业技术创新战略联盟统计数据显示,2015年我国石墨烯相关产业产值达到6亿元人民币,在全球的市场份额为80%。在石墨烯产业发展预期方面,该联盟预测我国石墨烯产业会在2018年迎来一个新的爆发点,到2020年产业整体营收有望超过1000亿元,带动约1万亿元规模的制造业发展[3]。前瞻产业研究院提供的预计数据则更为乐观,该报告预测2015年我国石墨烯产业规模有望突破100亿元,未来5~10年这一规模有望突破1000亿元[4]。
表1 石墨烯规模预测情况
2.石墨烯产业链上游产业初具规模
石墨烯产业链的上游主要是指石墨烯材料的研制行业。石墨烯材料的制备是整个石墨烯产业发展的基础和起点,经过多年的发展,我国相关研究机构和企业已经摸索出相对成熟的石墨烯材料制备方法[5],用于制备高品质石墨烯材料,形成了一系列石墨烯材料产品,石墨烯产业链的上游产业初具规模。
目前,我国石墨烯产品基本形成了以石墨烯薄膜和石墨烯片等为主的石墨烯原材料产品体系[6]。其中,石墨烯薄膜有三条比较成熟的生产线,分别是2013年投产的江苏常州石墨烯薄膜生产线、2016年投产的重庆石墨烯生产线和江苏常州国内首条石墨烯薄膜连续生产线。层数是区分石墨烯材料质量高低的重要标准,层数越低石墨烯品质越高,单层石墨烯被认为是品质最高的。目前,我国在制备高品质石墨烯方面还存在技术难题,但一些公司已经初步掌握了高品质石墨烯的生产工艺。恒力盛泰(厦门)石墨烯科技有限公司在厦门投产的石墨烯量产化基地,具备了年生产100吨单层石墨烯的能力。该基地被称为全球首个单层石墨烯量产基地。此外,江苏南通维亚石墨烯科技有限公司也具备了单层石墨烯量产的能力,其年产能为5吨,预期2017年可装备年产能100吨的生产线。
此外,一些石墨烯公司通过相关技术工艺,将石墨烯材料与碳纤维、服装纤维、树脂等材料合成,制成石墨烯复合材料。这些复合材料往往综合了石墨烯及其他材料的特殊属性,具有较广的应用空间。市场上常见的复合材料有石墨烯织物材料、石墨烯涂料、石墨烯碳纤维材料等。
3.石墨烯下游产业已具雏形
作为新材料之王,石墨烯在光、电、热、力等方面具有较强的属性,这使得石墨烯材料既可作为其他材料