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石墨烯退燒這三年:“工業味精”何時能成“新材料之王”?

時間:2019-07-10 來源:中國經濟網 作者:研究咨詢部 點擊:344

從近乎熱得發燙,到如今一片冷靜,石墨烯產業只用了兩三年的時間。“資本市場也在熱炒石墨烯概念股,在2017年-2018年上半年,石墨烯概念股非常之火,而在各行各業,石墨烯概念炒作不絕于耳。”一位熟悉石墨烯行業的分析人士告訴記者:“各地興建石墨烯產業園,前幾年就連個別縣級行政區也要建立石墨烯產業園,甚至會出現如果不做石墨烯,項目都無法成立的狀況。”

在上述人士看來,這種情況下,石墨烯的發展很有可能重蹈納米材料的覆轍,在基礎研究未跟上節奏的情況下,技術含量較低的產業化進程先行先試,小企業扎堆兒進入行業,當熱度最終褪去,行業回歸理性,難免會面臨無人問津的境遇。

7月4日,中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟秘書長李義春表示:“目前國內石墨烯存在原始性創新缺乏的問題,盡管專利數量多,但多為從1到N,從0到1的突破仍然匱乏,另外政府科技專項投入不足,缺失長遠的戰略布局。而由于國內從事石墨烯生產的企業基本為中小企業和初創企業,資金投入較為有限,且缺乏行業示范效應,因此在石墨烯行業頭部企業引領和帶頭作用不足;另一方面國有大型企業也缺乏創新動力,存在‘等待摘桃子’的心理。”

2015年10月,《關于加快石墨烯產業創新發展的若干意見》出臺,提出要加大政策扶持、加強融資引導、完善標準規范體系等措施,以期推動石墨烯產業做大做強。

在隨后的幾年間,中國的石墨烯產業園區以及石墨烯基地在各地開花,黑龍江、青島、江蘇、寧波、福建、四川等地紛紛出臺石墨烯相關的專項政策,而冠以“石墨烯”之名的民用產品,如石墨烯面膜、石墨烯圍巾等不斷出現。

但在行業快速發展的過程中,從目前的產業應用層面看,石墨烯并未發展成“新材料之王”,而是長期處于“工業味精”的狀態,即通過少量的添加增強主體材料的性能,并不能發揮主要的作用。大多數產品屬于利用石墨烯與原有材料結合來提升產品性能,技術門檻較低,同質化嚴重。

中國建筑金屬結構協會輻射供暖供冷委員會電供暖專家組專家王安生對經濟觀察報表示:“比如說,我在炒菜的過程中添加了味精,總不能說自己炒了盤味精吧?”

經濟觀察報獲悉,目前行業的相關的規范也在制定中。以石墨烯產品的命名為例,中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟去年發布了《含有石墨烯材料的產品命名指南》的團體標準,規定了石墨烯材料相關新產品的命名方法。辦法規定產品名稱描述應以特征、用途相結合的命名方式,便于消費者辨識。同時,規定產品命名不應有夸大、虛假內容,不應使用“衍生特性或衍生用途”進行命名,如“石墨烯減肥腰帶”“石墨烯理療護具”等。中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟也正在牽頭頭部企業進行團體標準的制定。

發展現狀

相關企業統計數據顯示,國內石墨烯的行業集中度較低,基本上仍處于完全競爭的階段,產業規模尚不及預期。2018年,石墨烯國內的市場規模約為60億元,排名前十的企業如青島昊鑫、東旭光電、東莞鴻納的收入合計為7.44億,市場占有率僅為12.4%,

從專利數量及年度分布角度來看,自2009年的209件起逐年攀升,至2017年達到13371件的峰值,而后回落至2018年的7432件。

從區域上看,目前中國石墨烯產業主要分布在六大區域,即東北、京津冀、長三角、珠三角、西部地區以及海西。從數量上來看,根據CGIA Research數據統計,2017年工商注冊營業范圍涉及石墨烯企業數量為4800余家。其中,實際從事石墨烯制備和應用的企業有900余家,65%為中小企業。

其中,長三角地區以2362家的數量占據“半壁江山”,珠三角以829家的數量次之,占總體企業數的20%,隨后則是京津冀地區,574家占總體數量的12%。全國各地已有30多家在建或已建的石墨烯研究院或產業基地。

王安生認為,上述情況成為目前石墨烯概念的炒作甚囂塵上的原因之一,且由于目前石墨烯在電采暖行業的應用更為廣泛,因此亂象更為明顯。“不少地區的政府招標文件明文規定招標石墨烯電熱膜、石墨烯電熱板,顯然沒有經過技術論證。”

在煤改電進程中,一些地方政府在招標文件上明確寫出石墨烯電熱膜、電熱板,也在一定程度上起到了推波助瀾的作用。據了解,一些企業為了參與其中,只好“聲稱”自己的產品中添加了石墨烯;另一些初創企業對技術路徑并不了解,但已經參與了這個行業,不得不繼續下去。但實際上,目前低溫輻射電熱膜的產品標準正在修編過程中,石墨烯電熱膜采暖的相關產品標準目前并未納入其中,還在討論的過程中。

清潔能源替代近幾年是很大的增量市場,相關企業在接受記者采訪時表示,以采暖行業為切入口,一方面是看中了市場規模;另一方面民用化程度高,替換率高,更方便進行石墨烯產品的市場化推進。相比于石墨烯電容器對于產品的性能穩定檢測的時間更長。

牛墨科技CEO楊悅仁表示:“根據觀察,我們的施工工藝和宣傳資料一旦印發就很容易被模仿,一般這些企業的存活時間在半年至一年,大部分是在2017年或者2018年成立,有些企業也會通過變更名稱和營業范圍的方式作掩飾,甚至有之前做食品設備的企業通過這種方式搖身一變進入石墨烯行業。”

一般情況下,通過向上追溯就可以篩除掉一大部分資質欠缺的企業,另外由于無法保障售后,這些企業半年或一年時間就會更換一批,需要換盤經營。此外也可以通過其是否參與過較大的地產項目以及政府項目的合作從側面考核這些公司的資質。

需求決定

上述局面的形成與中國石墨烯產業的發展路徑不無關系。

據李義春總結,不同于國外以國家投入為主,大企業較多,瞄準高端領域布局的“自上而下”發展模式,國內石墨烯產業的發展主要由市場驅動,更為聚焦傳統產業的提升。基礎理論的研究主要由科研項目支持,資金投入則以民間為主,地方政府的支持力度較大。這樣也決定了國內石墨烯產業的發展缺乏長期的投入周期以及相應的穩定性。

新奧石墨烯技術有限公司總經理李金來對經濟觀察報表示:“第一個階段是誰制備出了石墨烯就了不起,但現在更需要注意的是做出來之后,怎么去使用。”據了解,新奧目前從產業化應用的角度出發,正從具有有巨大市場規模的傳統產業去找突破口。如煤礦管道、電子載帶、地暖管等在國內具有轉型升級的痛點,其規模對于民營企業而言也十分可觀。

從較為通俗的角度來看,有人認為將金剛石“壓扁”就是石墨烯,不過從其標準定義來看,石墨烯是一種由碳原子以Sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的單原子厚度薄膜。

但在石墨烯的應用層面,鮮有人用石墨烯的學術理論來進行應用,基本上將其統稱為“石墨烯產品”。這就意味著在應用層面已經認識到了石墨烯的缺陷以及范圍,基于此才能進行更為準確的定義。

據國家標準化管理委員會的規定,石墨烯按層數可分為單層石墨烯、雙層石墨烯和多層石墨烯,石墨烯的性能隨著層數的疊加而逐步遞減,一般超出10層之后幾乎喪失了性能優勢。

李金來告訴記者:“石墨烯材料的制備還是根據應用決定,比如說我們要做1-2層的,是為了做導電用,5層左右是為了導熱用。那么從公司來講,我們想還是要盡量低成本制備。”

7月4日,北京石墨烯技術研究院院長王旭東表示:“需要明確的是,石墨烯產品要區別石墨烯的科學定義,并應與石墨烯的應用相結合,要存在一一對應的關系,才能確保產品更好地應用。到目前國內外從應用角度而言,只將石墨烯的性能發揮到了5%-10%,如果能發揮至50%,將帶來更大的進步,現階段石墨烯是在復合化時代最為主流的技術,主要以石墨烯粉體為主,能夠跟很多材料相結合,因此石墨烯成為了平臺性技術,即為一般供應技術,技術突破后即可在平臺上根據應用場景生成不同的應用。”

石墨烯產業的發展正在回歸理性。據了解,現階段石墨烯產品的應用場景主要聚焦在航空、航天、能源、交通以及海洋工程等方面,以石墨烯鋁合金電纜為例,石墨烯鋁導線可以降低輸電損耗5%以上,該項成果已經通過工信部組織的成果鑒定。

業內分析認為,未來在高端應用方面,隨著石墨烯薄膜器件技術成熟,石墨烯多晶薄膜將被應用于電子信息與生物醫藥領域,更進一步地,石墨烯單晶薄膜則將用于高性能計算以及人工智能領域。

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