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作为21世纪最具颠覆性的新材料,自诞生之日起,石墨烯就成为科技界和资本界追逐的热点,而其所承载的赞誉和争议一样多。
石墨烯是由碳原子组成的只有一层原子层厚度的二维晶体,作为唯一的二维碳材料,结构的特殊性也让其在性能上呈现出其它碳材料所不具备的优势——强度高、韧性强、透光率高、重量轻、导电性佳、导热性优。
制造之难
科研和产业未有效衔接
目前我国的石墨烯生产企业已经超过百家,尤其在常州、青岛、重庆、无锡、深圳等地形成了产业集群。但与海外三星、IBM、诺基亚、英特尔、陶氏化学等大公司推动产业化应用不同,中国的石墨烯生产多集中于中小型公司,大型企业较少参与。
但推至科研角度而言,中国在石墨烯研究处于世界领先位置。根据中华人民共和国知识产权局、Wind数据库资料,2015年中国专利申请数量达7925个,居全球第一。而从专利布局来看,企业和学校总占比达80%以上,公司占比低于学校,产业化进程提速有限。
而在王昕的观察看来,“我国虽然科研人员和成果数量大,但高精尖的原始科研成果还较少,大多采用跟踪研究的方法,重大创新还比较少,研究成果还主要集中在基础研究领域,高端应用技术还相对薄弱。”
空有产能 销量低迷
更为值得关注的是,应用技术突破难导致产业链下游尚未形成,很多宣称能够生产上百吨石墨烯的公司,空有产能,却很难卖出产品。
目前,国内能够规模化量产的石墨烯公司只有少数几家。记者查询了各家官网公开资料,如常州第六元素材料科技股份有限公司2013年11月,一条年产100吨氧化石墨(烯)的自动化生产线宣布投产,并预计2016年可年产1000吨粉体石墨烯,销售收入超过6亿元。
但根据2016年年中业绩报告,2016年上半年净利润为-1367.27万元,比去年同期下降38.83%。石墨烯粉体收入增加约122.71万元,触摸传感器收入增加了322.77万元,虽然产品下游市场应用逐步打开,但销售远不及预期。而常州二维碳素材料有净利润-521.4万元,青岛华高墨烯明细利润-283.8万元。
空有产能,投入大量资金于设备、人员,却很难卖出产品,成为我国石墨烯生产的尴尬现状,由于下游需求未起,大部分石墨烯企业目前仍无法找到稳定的商业模式和盈利模式。
在石墨烯行业专家看来,虽然从2015年开始下游厂商对于石墨烯的应用积极性大幅提升,但目前市场上大部分下游企业家对于石墨烯还停留在概念上,并不清楚怎么使用。
“不少企业购进石墨烯材料等相关产品后,不针对产品特性进行加工工艺的改变。在这种情况下,石墨烯材料即使品质再高,也难以发挥其优越性,造成‘材料好、用不好’的现象屡屡出现。”王昕表示。
此外,从新材料到新产品转变的周期较长,下游企业必须确保添加石墨烯材料的产品具有稳定性。拿电池生产企业举例, 一批产品约需3个月出试验结果,同款产品要做5~6批稳定性试验才能确定其稳定性,决定是否导入。
“石墨烯的成本过高、在锂电池中工艺特性不兼容等问题,使得‘石墨烯电池’这个技术接近于不存在。”王昕直言。
此外,一些企业粗制滥造生产的东西没有人要,到处忽悠,使得市场对石墨烯的认知模糊,而当不成熟的产品盲目投放到市场,会带有很大潜在风险,同样是以电池生产为例,使用安全性究竟如何仍需要不断测试。
产业化路径
在石墨烯产业化方面,国外大公司的推动力量尤为明显。以韩国为例,由于石墨烯在三星的主营业务领域均有着重大的应用前景,因此对于石墨烯的研究应用极为重视,不仅成立了自己的研发中心,还和韩国成均馆大学合作,积累了大批石墨烯相关的技术专利。
而在美国拥有IBM、英特尔、波音等大公司,有利的创业环境催生了众多小型石墨烯企业,形成了较为完整的产业链,覆盖从制备及应用研究到石墨烯产品生产,直至下游应用全环节,加速了石墨烯的产业化和应用进程,产业布局呈多元化。
在中国“企业+研发机构+孵化器+加速器”的发展模式尚在摸索起步阶段,石墨烯产业化技术路线和产业化路线及产业发展的阶段目标、重点任务、重大工程等仍需要进一步明确。
下游应用反馈到科研方面,下游应用商到底需要什么性能的产品,能够接受的价格是怎样,想要应用于哪些领域,科研机构才能更具针对性地进行研发。
“只有得到下游应用需求的支撑,石墨烯产业才能真正散发出生命力和可持续性。”王昕表示。