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石墨烯退烧这三年:“工业味精”何时能成“新材料之王”?

关键词 石墨烯 , 新材料|2019-07-09 16:04:35|来源 经济观察报
摘要 从近乎热得发烫,到如今一片冷静,石墨烯产业只用了两三年的时间。“资本市场也在热炒石墨烯概念股,在2017年-2018年上半年,石墨烯概念股非常之火,而在各行各业,石墨烯概念炒作不绝...

       从近乎热得发烫,到如今一片冷静,石墨烯产业只用了两三年的时间。“资本市场也在热炒石墨烯概念股,在2017年-2018年上半年,石墨烯概念股非常之火,而在各行各业,石墨烯概念炒作不绝于耳。”一位熟悉石墨烯行业的分析人士告诉记者:“各地兴建石墨烯产业园,前几年就连个别县级行政区也要建立石墨烯产业园,甚至会出现如果不做石墨烯,项目都无法成立的状况。”

       在上述人士看来,这种情况下,石墨烯的发展很有可能重蹈纳米材料的覆辙,在基础研究未跟上节奏的情况下,技术含量较低的产业化进程先行先试,小企业扎堆儿进入行业,当热度最终褪去,行业回归理性,难免会面临无人问津的境遇。

       7月4日,中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春表示:“目前国内石墨烯存在原始性创新缺乏的问题,尽管专利数量多,但多为从1到N,从0到1的突破仍然匮乏,另外政府科技专项投入不足,缺失长远的战略布局。而由于国内从事石墨烯生产的企业基本为中小企业和初创企业,资金投入较为有限,且缺乏行业示范效应,因此在石墨烯行业头部企业引领和带头作用不足;另一方面国有大型企业也缺乏创新动力,存在‘等待摘桃子’的心理。”

       2015年10月,《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》出台,提出要加大政策扶持、加强融资引导、完善标准规范体系等措施,以期推动石墨烯产业做大做强。

       在随后的几年间,中国的石墨烯产业园区以及石墨烯基地在各地开花,黑龙江、青岛、江苏、宁波、福建、四川等地纷纷出台石墨烯相关的专项政策,而冠以“石墨烯”之名的民用产品,如石墨烯面膜、石墨烯围巾等不断出现。

       但在行业快速发展的过程中,从目前的产业应用层面看,石墨烯并未发展成“新材料之王”,而是长期处于“工业味精”的状态,即通过少量的添加增强主体材料的性能,并不能发挥主要的作用。大多数产品属于利用石墨烯与原有材料结合来提升产品性能,技术门槛较低,同质化严重。

       中国建筑金属结构协会辐射供暖供冷委员会电供暖专家组专家王安生对经济观察报表示:“比如说,我在炒菜的过程中添加了味精,总不能说自己炒了盘味精吧?”

       经济观察报获悉,目前行业的相关的规范也在制定中。以石墨烯产品的命名为例,中国石墨烯产业技术创新战略联盟去年发布了《含有石墨烯材料的产品命名指南》的团体标准,规定了石墨烯材料相关新产品的命名方法。办法规定产品名称描述应以特征、用途相结合的命名方式,便于消费者辨识。同时,规定产品命名不应有夸大、虚假内容,不应使用“衍生特性或衍生用途”进行命名,如“石墨烯减肥腰带”“石墨烯理疗护具”等。中国石墨烯产业技术创新战略联盟也正在牵头头部企业进行团体标准的制定。

       发展现状

       相关企业统计数据显示,国内石墨烯的行业集中度较低,基本上仍处于完全竞争的阶段,产业规模尚不及预期。2018年,石墨烯国内的市场规模约为60亿元,排名前十的企业如青岛昊鑫、东旭光电、东莞鸿纳的收入合计为7.44亿,市场占有率仅为12.4%,

       从专利数量及年度分布角度来看,自2009年的209件起逐年攀升,至2017年达到13371件的峰值,而后回落至2018年的7432件。

       从区域上看,目前中国石墨烯产业主要分布在六大区域,即东北、京津冀、长三角、珠三角、西部地区以及海西。从数量上来看,根据CGIA Research数据统计,2017年工商注册营业范围涉及石墨烯企业数量为4800余家。其中,实际从事石墨烯制备和应用的企业有900余家,65%为中小企业。

       其中,长三角地区以2362家的数量占据“半壁江山”,珠三角以829家的数量次之,占总体企业数的20%,随后则是京津冀地区,574家占总体数量的12%。全国各地已有30多家在建或已建的石墨烯研究院或产业基地。

       王安生认为,上述情况成为目前石墨烯概念的炒作甚嚣尘上的原因之一,且由于目前石墨烯在电采暖行业的应用更为广泛,因此乱象更为明显。“不少地区的政府招标文件明文规定招标石墨烯电热膜、石墨烯电热板,显然没有经过技术论证。”

       在煤改电进程中,一些地方政府在招标文件上明确写出石墨烯电热膜、电热板,也在一定程度上起到了推波助澜的作用。据了解,一些企业为了参与其中,只好“声称”自己的产品中添加了石墨烯;另一些初创企业对技术路径并不了解,但已经参与了这个行业,不得不继续下去。但实际上,目前低温辐射电热膜的产品标准正在修编过程中,石墨烯电热膜采暖的相关产品标准目前并未纳入其中,还在讨论的过程中。

       清洁能源替代近几年是很大的增量市场,相关企业在接受记者采访时表示,以采暖行业为切入口,一方面是看中了市场规模;另一方面民用化程度高,替换率高,更方便进行石墨烯产品的市场化推进。相比于石墨烯电容器对于产品的性能稳定检测的时间更长。

       牛墨科技CEO杨悦仁表示:“根据观察,我们的施工工艺和宣传资料一旦印发就很容易被模仿,一般这些企业的存活时间在半年至一年,大部分是在2017年或者2018年成立,有些企业也会通过变更名称和营业范围的方式作掩饰,甚至有之前做食品设备的企业通过这种方式摇身一变进入石墨烯行业。”

       一般情况下,通过向上追溯就可以筛除掉一大部分资质欠缺的企业,另外由于无法保障售后,这些企业半年或一年时间就会更换一批,需要换盘经营。此外也可以通过其是否参与过较大的地产项目以及政府项目的合作从侧面考核这些公司的资质。

       需求决定

       上述局面的形成与中国石墨烯产业的发展路径不无关系。

       据李义春总结,不同于国外以国家投入为主,大企业较多,瞄准高端领域布局的“自上而下”发展模式,国内石墨烯产业的发展主要由市场驱动,更为聚焦传统产业的提升。基础理论的研究主要由科研项目支持,资金投入则以民间为主,地方政府的支持力度较大。这样也决定了国内石墨烯产业的发展缺乏长期的投入周期以及相应的稳定性。

       新奥石墨烯技术有限公司总经理李金来对经济观察报表示:“第一个阶段是谁制备出了石墨烯就了不起,但现在更需要注意的是做出来之后,怎么去使用。”据了解,新奥目前从产业化应用的角度出发,正从具有有巨大市场规模的传统产业去找突破口。如煤矿管道、电子载带、地暖管等在国内具有转型升级的痛点,其规模对于民营企业而言也十分可观。

       从较为通俗的角度来看,有人认为将金刚石“压扁”就是石墨烯,不过从其标准定义来看,石墨烯是一种由碳原子以Sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的单原子厚度薄膜。

       但在石墨烯的应用层面,鲜有人用石墨烯的学术理论来进行应用,基本上将其统称为“石墨烯产品”。这就意味着在应用层面已经认识到了石墨烯的缺陷以及范围,基于此才能进行更为准确的定义。

       据国家标准化管理委员会的规定,石墨烯按层数可分为单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯,石墨烯的性能随着层数的叠加而逐步递减,一般超出10层之后几乎丧失了性能优势。

       李金来告诉记者:“石墨烯材料的制备还是根据应用决定,比如说我们要做1-2层的,是为了做导电用,5层左右是为了导热用。那么从公司来讲,我们想还是要尽量低成本制备。”

       7月4日,北京石墨烯技术研究院院长王旭东表示:“需要明确的是,石墨烯产品要区别石墨烯的科学定义,并应与石墨烯的应用相结合,要存在一一对应的关系,才能确保产品更好地应用。到目前国内外从应用角度而言,只将石墨烯的性能发挥到了5%-10%,如果能发挥至50%,将带来更大的进步,现阶段石墨烯是在复合化时代最为主流的技术,主要以石墨烯粉体为主,能够跟很多材料相结合,因此石墨烯成为了平台性技术,即为一般供应技术,技术突破后即可在平台上根据应用场景生成不同的应用。”

       石墨烯产业的发展正在回归理性。据了解,现阶段石墨烯产品的应用场景主要聚焦在航空、航天、能源、交通以及海洋工程等方面,以石墨烯铝合金电缆为例,石墨烯铝导线可以降低输电损耗5%以上,该项成果已经通过工信部组织的成果鉴定。

       业内分析认为,未来在高端应用方面,随着石墨烯薄膜器件技术成熟,石墨烯多晶薄膜将被应用于电子信息与生物医药领域,更进一步地,石墨烯单晶薄膜则将用于高性能计算以及人工智能领域。

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