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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，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)却胧苿?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)省（自治區(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，“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)模看，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，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)。現(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”，無法真正體現(xiàn)其作為高品質(zhì)、高性能材料的價(jià)值，還沒有成熟的、高端的商業(yè)化石墨烯產(chǎn)品問世。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)模化生產(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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