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石墨烯隱現虛假繁榮 產業(yè)化不可一蹴而就
發(fā)布日期：2015-05-26 瀏覽次數： 文章來源：銳石公司
導讀：石墨烯是人類發(fā)現的第一種由單層原子構成的材料，也是目前已知的世上最薄、最堅硬的納米材料，幾乎完全透明。由于其電阻率極低，電子遷移的
石墨烯是人類發(fā)現的第一種由單層原子構成的材料，也是目前已知的世上最薄、最堅硬的納米材料，幾乎完全透明。由于其電阻率極低，電子遷移的速度極快，因此被期待可用來發(fā)展更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體管，被業(yè)界視為將引領多項產業(yè)革命的關鍵材料，在移動設備、航天航空、新能源電池等領域擁有廣闊的應用前景。
自2004年面世以來，石墨烯技術專利申請量就呈井噴之勢，專利布局日趨成熟。2012年，全球石墨烯專利申請數量達1829件，同比增長100%。
在得到高校和科研機構青睞的同時，石墨烯也獲得了政府政策資金的大力支持。2013年，歐盟將石墨烯選入未來新興旗艦技術項目，計劃未來十年投入10億歐元打造石墨烯產業(yè)鏈；韓國政府投入42.3萬美元成立石墨烯聯(lián)盟；中國也投入2.1億元推動石墨烯產業(yè)化。
但目前中國石墨烯產業(yè)化進程面臨研發(fā)成果缺產業(yè)化平臺、高端應用缺技術、低端應用缺市場三重挑戰(zhàn)。
石墨烯產業(yè)的虛假繁榮
石墨烯自誕生之日起就受到資本市場追捧，甚至被認為將替代硅材料，從而開啟全新的微電子時代。
這背后一方面源于石墨烯自身優(yōu)越的性能，另一方面是資本逐利的本質使然。但實際上，中國現有的石墨烯產業(yè)化呈兩極分化現象，以石墨烯粉末為原料的低端產品，如功能涂料、復合材料、電極材料和結構增強型材料等，雖然部分已初步產業(yè)化，但規(guī)模小、技術含量與附加值均比較低。以石墨烯薄膜為原料的高端產品，比如微電子材料和顯示屏薄膜材料等，或處于實驗室階段，或處于中試階段，短時間內均不能實現產業(yè)化。
目前，國內能夠量產的石墨烯項目，大多并非真正的石墨烯，而是石墨烯粉體，一種不具備石墨烯薄膜優(yōu)良理化性能的“類石墨烯”，并不具備前者最好的導電和導熱性、最堅硬的強度等特質，一般只作為添加劑用于功能涂料、復合材料、散熱材料、電池等領域。
另一個現實的問題是，現階段下，石墨烯投資與回報還難以成正比。石墨烯產業(yè)化背后的研發(fā)成本、生產成本、人力成本以及資源成本都很高。
例如，僅有寧波墨西科技可以將石墨烯粉末售價控制在每克一元錢，一臺生產石墨烯薄膜的化學氣相沉積法生產儀器售價高達數百萬。對于復合材料、功能涂料和結構增強型材料等產值規(guī)模較小的領域，如果使用石墨烯，就可能存在投資與回報不匹配的現象。
資本市場將石墨烯過度渲染為引領第三次產業(yè)革命的關鍵材料，卻未對當前應用石墨烯的低投資回報率問題給予重視甚至有意回避，導致現階段石墨烯的產業(yè)地位被夸大。
產業(yè)化三大短板
制約中國石墨烯產業(yè)化進程的因素主要包括三個方面：
其一，研發(fā)成果缺產業(yè)化平臺。現階段，中國石墨烯的研發(fā)主體為高校和研究機構，研發(fā)偏重于基礎科學而非實用技術，產業(yè)化主體則是企業(yè)，它更強調市場應用。高校、科研機構與企業(yè)之間缺乏合作溝通，企業(yè)和企業(yè)之間因為利益競爭，也不可能通過合作共促石墨烯產業(yè)化進程，因此研發(fā)主體和產業(yè)化主體之間，以及產業(yè)化主體內部均呈現出封閉式的“自產自銷”現象，導致石墨烯的產業(yè)化進程緩慢，潛在市場需求不能充分挖掘。
在石墨烯產業(yè)化進程發(fā)展較快的美國和韓國，其研發(fā)和產業(yè)化主體都以企業(yè)為主，各企業(yè)的研發(fā)部門通過建立聯(lián)盟實現技術共享，企業(yè)既掌握核心技術，又洞悉市場需求，從而可有效推動石墨烯的研發(fā)進程、研發(fā)成果轉化進程和產業(yè)化進程。中國亟需建立連接研發(fā)主體和產業(yè)化主體的產業(yè)化轉換平臺，推動研發(fā)成果向產業(yè)化應用轉化。
其二，高端應用缺技術。實際上，能夠體現石墨烯核心價值、打造萬億級產業(yè)鏈的應用領域是半導體和微電子產業(yè)，屬于石墨烯的高端應用領域，同時也是對石墨烯生產工藝要求最高、尚不能實現工業(yè)化生產的領域。
目前中國能夠克服高端石墨烯產業(yè)化生產瓶頸并掌握石墨烯規(guī)模化生產技術的單位還微乎其微。中科院重慶研究院制備出的國內首片15英寸單層石墨烯，以及中科院上海微系統(tǒng)所信息功能材料國家重點實驗室用化學氣相沉積法制備出的鍺襯底單層石墨烯等研發(fā)成果，都因生產工藝不成熟導致生產成本高昂，也就無法實現低成本和規(guī)模化生產。
常州二維碳素科技有限公司2013年投產的年產3萬平方米的全球最大規(guī)模石墨烯透明導電薄膜生產線，也因未克服生產大尺寸單晶石墨烯薄膜的技術瓶頸，以及高昂的化學氣相沉積法的生產成本，導致下游生產商缺乏購買積極性。華為和中興等目標客戶普遍持觀望態(tài)度，并沒有將石墨烯透明導電薄膜正式應用于其產業(yè)化生產中，因此也就無法形成規(guī)模化的產業(yè)鏈。
其三，低端應用缺市場。對于石墨烯的低端應用，最大瓶頸仍在于缺市場，下游應用市場發(fā)展緩慢制約了石墨烯的推廣應用。
目前，還沒有一個應用領域可以實現石墨烯的規(guī)模化生產。以動力電池用石墨烯為例，寧波于2012年建成全球首條年產300噸的石墨烯生產線，并可以實現電動汽車用高容量鋰離子電池和高性能磷酸鐵鋰動力電池的產業(yè)化生產。但是，受我國現有電動車的配套服務、基礎裝置等不健全影響，該產業(yè)鏈至今尚未完全市場化。
此外，石墨烯散熱器件是另一個技術門檻低、產業(yè)化前景好的應用領域，但由于石墨烯只有幾個原子厚，無法用于大型器件的散熱，因此下游產業(yè)化市場只能被局限在微小器件的散熱配件中。現階段，一個年產量400公斤的石墨烯生產商，平均每年只能賣出200公斤，需求主要來自高校和研究機構，且采購量多以克計，不足以支撐石墨烯的產業(yè)化發(fā)展。
高端升級技術低端加快應用
中國石墨烯產業(yè)化之路不可能一蹴而就，需要逐步推進。從宏觀上而言，要搭建政產學研用互促合作的產業(yè)化轉換平臺。
一是加強“政產學研用”合作創(chuàng)新體系建設，提升產業(yè)創(chuàng)新能力和核心競爭力。出臺扶植石墨烯產業(yè)發(fā)展的相關政策，加強政策引導，營造良好的發(fā)展環(huán)境；整合高校和研發(fā)機構等創(chuàng)新資源，加強技術研發(fā)和人才培養(yǎng)，推動石墨烯重點關鍵技術實現突破；鼓勵企業(yè)創(chuàng)新，加強企業(yè)與高校、科研機構的緊密合作，成立企業(yè)技術中心，搭建產學研合作平臺，形成以企業(yè)為主體、產學研相結合的技術創(chuàng)新體系。
二是鼓勵地方創(chuàng)立石墨烯專業(yè)園區(qū)，建設完善的公共服務平臺，發(fā)揮專業(yè)園區(qū)在產學研合作中的載體作用，進而形成產業(yè)孵化培育體系，推動科研成果的產業(yè)化發(fā)展。
具體部署中，一方面，穩(wěn)步進行高端應用領域的技術升級。可以從三個方向突進，一要推動單層石墨烯薄膜的研發(fā)進程，實現高純度和無夾雜單層石墨烯的可控微操作，滿足下游半導體和微電子產業(yè)的研發(fā)和工業(yè)生產要求，推動半導體和微電子產業(yè)的改革升級，為即將到來的“后摩爾時代”進行研發(fā)和產業(yè)儲備。
二需推動石墨烯薄膜生產設備的研發(fā)進程，降低化學氣相生產法的生產成本，突破技術瓶頸實現石墨烯薄膜的連續(xù)化和規(guī)模化生產。
三則搭建薄膜領域研發(fā)主體和產業(yè)化主體的合作平臺，有針對性地穩(wěn)步推進下游廠商所需的石墨烯透明導電薄膜的研發(fā)進程，突破大尺寸石墨烯薄膜的生產瓶頸，調動下游廠商促進石墨烯薄膜產業(yè)化的積極性。
另一方面，合理加快低端應用領域的市場化進程。石墨烯電極領域要拓市場，重點要突破下游廠商所需石墨烯電極生產瓶頸，加快重點產品的產業(yè)化進程。提高電動汽車和電動公交車等的市場認知度和接受度，建立健全電動車的配套裝置設施，搭建平坦暢通的石墨烯粉末-石墨烯電極-超級電容(或鋰離子電池)的產業(yè)化通道。
同時，石墨烯粉末應用領域要重規(guī)劃。合理規(guī)劃現有產能和發(fā)展路徑，避免重復碳纖維和稀土產業(yè)那樣的盲目發(fā)展、產能過剩、淘汰落后的“三步走”老路。
要進一步加快石墨烯粉末的產業(yè)化進程，加快相關企業(yè)從中試到產業(yè)化生產的轉化速度，淘汰小批量小作坊式的生產工藝，形成大規(guī)模生產，進一步降低生產成本，形成價格優(yōu)勢，刺激下游企業(yè)的購買和應用欲望。
對于功能涂料、散熱材料、復合材料等領域要重升級。應加強與科研機構、高校的合作，加快技術升級進程，克服低投資回報率的障礙；搭建生產廠商、下游廠商和研發(fā)機構的合作橋梁，聚焦重點產品，完善重點產品產業(yè)鏈，刺激重點產品的市場需求，加快重點產品的產業(yè)化進程，努力打造石墨烯市場化的產業(yè)鏈。
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剛玉制砂生產流程
原料：礬土生礦石
設備：礬土窯、冶煉爐、制砂生產線、磁選設備、磨粉機、化驗設備
成品：耐火原料和磨料兩個系列
規(guī)格：骨料：0-1,1-3,3-5,5-8
磨料：F12-F1200
原理：生礬土礦經過礬土窯燒制為熟礬土，經過電弧爐通電冶煉成為剛玉原塊，再經破碎設備破碎制成砂子，通過磨粉機和磁選設備進行成品加工。
