新材料革命:石墨烯产业化前景
【摘要】石墨烯被誉为“万能材料”,在电子、航天军工、新能源、新材料等领域有着潜在的巨大应用空间,颇受学界、政府、资本的重视与追捧。
由于石墨烯应用领域广泛,一旦实现产业化,下游应用领域已有的产业规模基础将带动石墨烯产业快速增长,全面开花。
【关键词】石墨烯新材料产业链
自2004年首次从石墨中分离后,石墨烯就被誉为“万能材料”,在电子、航天军工、新能源、新材料等领域有着潜在的巨大应用空间,颇受学界、政府、资本的重视与追捧。
近期,英国将投资6000万英镑成立石墨烯工程创新中心(GEIC)。
而此前,英国已投资6100万英镑创建国家石墨烯研究院。
中国对石墨烯技术的投入也不菲。
2007~2012年,中国国家自然科学基金委员会对石墨烯项目累计资助经费达到3.30亿元,科技部和中国科学院对石墨烯的累计资助经费分别达到了5915万元和4605万元。
地方政府对石墨烯产业的兴趣也日渐升温,宁波、常州、无锡、青岛、重庆等地纷纷设立石墨烯产业园区。
前景:或颠覆硅时代
由于石墨烯应用领域广泛,一旦实现产业化,下游应用领域已有的产业规模基础将带动石墨烯产业快速增长,全面开花。
据2012年Graphene Live会议预测:到2018年全球石墨烯规模约329亿美元,其中能源存储领域约122亿美元,柔性透明电极、柔性导线打印领域约83亿美元,散热管领域约64亿美元,太阳能薄膜领域约46亿美元,生物医药、催化剂领域约14亿美元。
全产业链市场规模,未来石墨烯有望达到万亿级产能规模。
石墨烯有望打破半导体产业流传的摩尔定律,即芯片的集成度每18个月至2年提高一倍,即加工线宽缩小一半。
目前通用材料硅的加工极限一般为10纳米线宽,而石墨烯尺寸更小,且导电性能更好,电子迁移率更高。
由于集成电路的技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一,发展石墨烯产业在国家战略层面的意义重大。
目前在石墨烯研究领域,新兴经济体与发达国家同处起跑阶段。
从专利申请数量来看,中国还具有相当的科技创新优势。
一旦抓住机遇,我国有望在石墨烯的产业化进程方面领先,甚至主导这场技术革命,有利于我国从制造大国转型制造强国。
中国知识产权网(CNIPR)数据显示,截至2014年7月,中国有关石墨烯专利申请数量为5442,处于世界首位,是第2名美国申请数量(2196)的近2.5倍。
现状:产业化“攻坚”缓慢
但目前石墨烯制备还无法实现达到产业化要求的大规模量产。
石墨烯的“产业化困境”在于,一方面,因为受制于制备过程中的高成本和低质量,石墨烯目前未实现量产;另一方面,产业链下游的应用领域还未实现突破,尚未产生规模化需求。
当前我国石墨烯产品主要在科研单位及企业研发部门中“自产自销”。
科研单位与企业对接不畅,研发机构与下游企业缺乏沟通,石墨烯研发重基础科学而轻实用技术,导致石墨烯的应用领域市场需求未开,没有一个领域可以实现石墨烯的规模化应用。
石墨烯产业化“破局”之路
按照硅材料产业的成熟周期为20年推断,石墨烯产业化成熟还需5~10年,接下来10年如何“破局”格外关键。
政策利好对于产业化进程无疑将是“强心剂”。
此外,政府可以通过成立产业基金、财税支持等方式激发企业和市场的积极性,撬动更多社会资本投资石墨烯产业。
同时,也需要警惕资本市场非理性繁荣,加强产业规范引导。
石墨烯日益成为资本市场中炙手可热的概念,“石墨烯粉体”更是常常被拿来与石墨烯相提并论。
而根据由中国石墨烯标准化委员会发布,于2014年起实施的中国石墨烯第1号标准“石墨烯材料的名词术语与定义”,石墨烯材料泛指与石墨烯相关的、不多于10个碳原子层的二维碳材料。
产业链上游企业的鱼目混珠不但容易引发资本市场的虚假繁荣,还将削弱应用企业对于国产石墨烯质量的信任。
这方面亟需政府与行业协会加强发挥行业标准规范和正向引导。
处在商业化临界点的石墨烯产业,应当充分整合产业链上下游资源,重视研发成果的技术转移,研发应与市场需求匹配。
由于石墨烯有望最早在触摸屏等应用领域取得突破,一旦成功对接石墨烯研发和移动终端应用企业,石墨烯有望迎来巨大市场需求缺口。
在产业化进程中,应加强应用企业与研发机构的互动,推动商业化。
通过政府与行业协会的引导,鼓励下游应用企业持股石墨烯研发企业,真正用需求拉动供给。
同时,加强产学研一体化,鼓励研发机构与应用企业共同探索技术转移问题,缩短技术转移周期。
(来源:21世纪经济网)。