石墨烯产业路在何方，看业界牛人如何解答

——新材料在线专访石墨烯行业牛人

近期，一件大事引发了新材料业界人士的高度关注！由中国新材料行业第一门户网站——新材料在线主办的“2015年度石墨烯产业10大知名企业/人物”评选活动圆满落下帷幕。本次评选活动从征集到投票，共历时两个月，吸引了众多石墨烯行业内部知名企业和著名专家学者参选，相关知名媒体纷纷报道，影响力巨大，已成为新材料行业最具专业性、影响力和代表性的评选活动之一。

最近几年，有关石墨烯的新闻一直都备受关注，不论是欧盟选定石墨烯旗舰研究项目作为首批技术旗舰项目之一，还是习近平主席访英期间参观曼切斯特大学国家石墨烯研究院等，它的每一次出镜都在撩拨着大众的心弦：石墨烯进步一小步，世界将进步一大步。

石墨烯自2004年正式面世到现在，不过才12年时间，却获得了飞速发展。2010年，英国曼彻斯特大学的两位科学家——安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃消洛夫，因发现石墨烯获得年度诺贝尔物理学奖。自此以后，与石墨烯相关的研究和产业化持续升温并引来高潮，2011年起，全球石墨烯专利申请呈爆发式增长。截止2013年，有关全球石墨烯的制造与应用的发明已超过5000项，是2004年的50倍之多。欧洲、美国、日本、韩国等许多国家和地区都进行了一系列相关研究，支持了许多项目，对推动产业发展做出了战略部署。

图1  标红部分为石墨烯研究主要分布的国家及地区

来源：赛瑞产业研究院

图2  世界各国加大力度投入石墨烯研究

来源：赛瑞产业研究院

2012年至2013年，石墨烯技术的商业市场产业化缓慢，几乎为零，鲜有代表产品出现。2013年以来，石墨烯市场迎来了快速发展期；2015年，烯旺科技研发的全球首款石墨烯智能理疗护腰在京东众筹，在业界掀起了巨大波浪。据赛瑞产业研究院预测，2018年全球石墨烯市场规模可能高达1.95亿美元，之后将加速发展，于2023年超过13亿美元（如图3所示）。

图3  全球石墨烯市场规模预测（单位：百万美元）

来源：赛瑞产业研究院

我国的石墨烯研究虽然起步较晚，但发展速度快，有着潜在优势。近年来国内相关专利申请量和申请人数增长非常迅速，所涉及的技术主题也更加广泛。江苏、重庆、深圳、黑龙江与中科院等机构以多种形式协同创新，纷纷建立了产业技术联盟，促进了创新资源优化组合和创新产业化进程。在全球石墨烯产业综合发展实力排名中，中国位列第三，前两名分别是美国和日本。

石墨烯产业化方面，2015年成为了中国石墨烯产业的爆发元年。2015年3月2日，全球首批3万部石墨烯手机在重庆发布，该款手机采用了最新研制的石墨烯触摸屏、电池和导热膜，开启了石墨烯产业化应用的新时代。经过多年科学研究的积累，我国石墨烯企业的产业化步伐不断加快，制备工艺呈现多元发展，已有少数企业具备石墨烯产品的规模化生产的能力。

石墨烯相关专利和知识产权的申请数量逐年递增，尤其在2012-2014年迎来了井喷式的爆发。如图4，2009年全球石墨烯专利数量为948篇，到2013年，专利申请数量达到6116篇，是2009年的6倍之多，增长速度极快，反映出石墨烯在近几年成为研究热点。图5反映出目前我国石墨烯研究水平走在国际前列，但部分石墨烯核心专利依旧是掌握在少数大国手中。而近年来全球石墨烯技术专利正由制备工艺向下游应用转变,未来石墨烯有望加快同下游应用行业结合,推动石墨烯产业化进程。

图4  全球石墨烯相关专利申请趋势

来源：超凡股份

图5  各国石墨烯专利申请数量排名

来源：超凡股份

我国的石墨烯应用专利集中在锂电、储能、复合材料等领域，布局相对较窄，且主体多为高等院校，研发和应用在一定程度上脱节。未来国内石墨烯产业化发展如何改变这种现状、形成完整成熟的产业链上下游、研制出性价比更高的产品等都是急需解决的难题。

“2015年度石墨烯产业10大知名企业/人物”评选活动期间，新材料在线特地采访了众多石墨烯行业内的著名专家学者和知名企业家，就当前石墨烯研究现状、技术难题、产业化瓶颈、市场规模等关键性话题进行了探讨，并摘录如下。

未来石墨烯的制胜之路必然是从分散走向集约

——中科院院士、北京大学教授刘忠范

中科院院士、北京大学教授刘忠范在接受采访时指出，不论是石墨烯的基础研究还是产业化的前期研发，我国对石墨烯的关注度最高、研究队伍最庞大。2011年以来，我国研究人员发表的石墨烯文章总数和专利申请数量已经稳居世界第一位。但我国对于着眼未来，需要时间、耐心和资金投入的研究做得太少，比较急功近利，这是我国石墨烯研究和英国有差距的原因之一。

英国和欧盟的石墨烯研究投入相当集中，并且在政策导向上致力于把大学里的基础研究和企业密切结合起来。如曼切斯特大学国家石墨烯研究院的经费投入就与我国自然科学基金的投入不相上下，而2013年启动的欧盟石墨烯旗舰项目的十年总投入达10亿欧元。这样的投入方式使得资源更集中，也可以做点大事。

相比之下，我国的石墨烯研究基本上属于自发性的群众运动模式，一大堆人抢一块很小的蛋糕，投入非常分散，缺少国家层面的全局性规划，这样就很难布局长远的目标。实际上，这种投入方式带来的常常是表面上的繁荣，并且造成人力、物力和财力资源的极大浪费。所以我国要实现石墨烯真正的繁荣发展，必然是要把大家整合起来发展，从分散走向集约。

石墨烯不能“一药治百病”，踏实做好研究才是关键

——华侨大学陈国华教授

华侨大学陈国华教授指出，石墨烯因其独特属性一直以来都是研究热点，吸引了包括地方政府和众多下游企业在内的大量关注。他认为石墨烯虽然被誉为“即将颠覆二十一世纪的新材料”，但它只是一系列的材料品种，其本质是一类碳材料，在产业化过程中应结合不同品种的不同特性来具体进行，而不能“一药治百病”。

陈国华教授还表示，当下的石墨烯研究成果无论在理论还是产业化上，都存在过多的炒作，如科研方面追踪性论文多而原创性工作偏少，产业化方面资本市场的涌入、过度炒作夸大宣传、将石墨烯作为治百病的灵药，这些在给大家带来很多好处的同时，也造成了急功近利的弊端，产业化虚假繁荣的泡沫，给石墨烯带来了一定的负面影响。陈国华教授特别强调，应用研发应该沉下心来，踏踏实实，做到尽善尽美，不可急于求成。

“石墨烯让手机几秒钟充满电”说法不靠谱

——宁波墨西科技首席科学家刘兆平博士

采访过程中，针对当下十分火热的“石墨烯可让手机几秒钟充满电”这一观点，宁波墨西科技有限公司首席科学家、中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员刘兆平博士提出了自己的观点：石墨烯在锂电池领域的应用毋庸置疑，可以很好地改善电池充放电性能，但也绝不像这般神奇，能几秒钟让手机充满电。石墨烯是个好东西，它极佳的导电导热性能给材料界带来了极大的震撼，但如今媒体和资本市场过度炒作这一噱头，导致石墨烯出现虚假繁荣，并不是好现象。

他谈到：“目前，石墨烯在锂电池中最为可能的应用主要包括以下三方面：一是作为导电添加剂，技术上没有任何问题，主要是考虑性价比；二是电极复合材料，当前已经有诸如高性能磷酸铁锂/石墨烯复合制剂材料和超级电容器用得活性炭/石墨烯复合电极材料，经过两三年的研发可以进一步开发高容量的纳米硅/石墨烯复合负极材料；三是最为集流体改性涂层，增强电池充放电性能，这一应用也是需要考虑性价比。未来石墨烯应用的发展将主要集中在两个层面：一个是日常用品领域，石墨烯需要降低生产成本、提高适用性，如电池、涂料、塑料、油墨等；另一方面，基于石墨烯自身独有的特性开发出相适应的、新的电子产品，如柔性显示。未来三到五年之内，我们应该能看到。”

石墨烯产业化应该做减法

——中科院山西煤炭化学研究所教授陈成猛博士

中科院山西煤炭化学研究所教授陈成猛博士在采访中指出，石墨烯是新崛起的纳米碳材料，我国在该领域的研究一直与国际处于并行状态，甚至在某些产业领域还有一定的优势，目前已在石墨烯粉体和薄膜的规模化制备，超级电容器和锂电池储能应用，导电油墨、防腐涂料和抗静电塑料等功能复合材料领域取得了令世界瞩目的成绩。他表示石墨烯作为一个新鲜事物，国内外并没有可供借鉴的工程案例，很多工艺和装备细节都是通过反复论证、探索和实践后才能确定，其中难免会有反复乃至失败。但得益于勤奋踏实年轻化的团队、优秀的技术人才、系统的工程化思维和理念，保障了项目的成功实施。

当前石墨烯产业化的瓶颈主要有两点，分别是低成本高品质石墨烯原料的规模化生产和石墨烯的商业化应用。他表示目前石墨烯步入应用集中期，要开始做减法，开始注重产业链上下游的互动。“我们必须面向用户进行二次开发，去解决分散和成型等共性技术难题，让石墨烯更接“地气”。最终交给用户的，不仅是高品质的材料，还有配套的应用解决方案，也就是solution。最后，为促进石墨烯产业的健康有序发展，我建议大家多关注标准化工作，充分发挥标准的规范+引领作用。”

石墨烯产业化过程不是一蹴而就，而是润物细无声般逐步进行的

——六碳科技CTO许子寒

深圳六碳科技有限公司一直以来专注于石墨烯薄膜材料的工艺研发和设备研制，尤其是化学气相沉积法(CVD)的工艺研发和设备开发。六碳科技将所研发的先进工艺形成适用于工业量产的石墨烯设备，完成石墨烯的工业化，致力于为石墨烯下游应用产业提供高质量、低成本的石墨烯材料及应用解决方案。此次采访中，深圳六碳科技有限公司CTO（首席技术官）许子寒先生谈到，如今石墨烯市场表面上火热，但实际上尚未形成石墨烯的大规模应用化市场。破解这一难题的关键在于作为上游的石墨烯企业应加大技术开发力度，以支持下游应用产业的成熟。

关于石墨烯产业化，他认为未来石墨烯行业的发展主要取决于下游应用产业的技术开发和市场开拓进展，石墨烯应用的关键在于怎么把石墨烯和现有材料体系融合在一起更大限度地发挥石墨烯的性质，取得较高的性价比。同时他也表示，未来石墨烯的应用会被用来改变很多产业的产品表现，但产业化进程不是一蹴而就，而是润物细无声般逐步进行的，是一个长期的、缓慢的过程。目前资本市场将石墨烯捧成了“上帝材料”、国内研究缺少有价值的专业和研发成果、石墨烯市场虚火过旺等等也是石墨烯领域呈现出的不和谐音符，踏实做好石墨烯应用和研究才是企业和研究人员当前的主要任务。

石墨烯未来的发展离不开国家政策支持

——国创珈伟总工程师丁显波

深圳市国创珈伟石墨烯科技有限公司专注于石墨烯制备与新材料应用的研发和生产公司，集石墨烯研发、生产、销售为一体，主要从事石墨烯分体材料的绿色环保制备工艺的开发，以及石墨烯各级应用产品的研发生产和销售。深圳市国创珈伟石墨烯科技有限公司总工程师丁显波先生，在接受采访时指出，石墨烯这种新材料的未来一片光明，但当前媒体过分炒热也使得市场虚假繁荣。谈到石墨烯研究现状时，丁显波先生强调，目前国内的石墨烯研究能跻身国际先进行列，是无数科研工作者辛苦付出换来的结果，他相信未来石墨烯的研发一定会取得重大突破。

市场、资金、技术、成本等等都是企业在经营过程中必须考虑到的问题，这也是企业经营和科研院的根本不同之处。谈到石墨烯未来的发展，丁显波先生认为，石墨烯相关企业和石墨烯研究院未来的发展必定离不开国家的政策支持。科研方面，国家应加大石墨烯领域内的资金投入，如欧盟石墨烯旗舰计划，扶持更多的科研机构深耕细作以获得石墨烯突破性研究。企业方面，国家应加大政策扶持力度，将政策的杠杆更多地倾向于企业，以拉动和扶持企业的发展。

石墨烯产品将颠覆未来世界

——中科院化学所博士后杨斌博士

面对当前国内外石墨烯的繁荣现状，中科院化学所博士后杨斌博士则保持了较为理性的看法。他指出，我国研究石墨烯的科研所和涉及石墨烯产品的企业非常多，但依旧存在很多问题：国内的石墨烯研究基本上处于产业链研究的低端，简单粗放，大多是为了资本炒作而获益；科研所大多偏向于理论基础和相关科学问题，和产业化严重脱节；石墨烯研究各自为研情况严重，缺乏统一长远的发展规划；产业界里，涉及石墨烯产品的以中小企业和初创企业为主，缺乏足够的技术和资金支持，也缺乏相关市场渠道，对市场认识不足。这些问题都不同方面、不同程度地限制了我国石墨烯的发展。

“未来的发展应该是由相关领域内龙头企业牵头，整合他们现有的优势技术、工程化装备、优势资源及已有市场，进行相关产品的技术升级和大规模商业化应用。我觉得这应该是石墨烯行业未来发展的方向。”杨斌博士谈到石墨烯未来发展时这样说道。

石墨烯产品是否会给我们的日常生活带来影响，杨斌博士的回答是肯定的，“任何一种颠覆性的材料面世以后，都会对我们的日常生活带来重要影响，否则也不能算是颠覆性材料。石墨烯的应用领域很广，对生活的方方面面都会产生影响。”未来，石墨烯触屏膜可能会取代现有ITO材料做成超波柔性器件，实现柔性屏和超薄屏；石墨烯应用于电池领域，提高电池性能，真正实现手机几分钟充满电；家居用品方面，将石墨烯制成衣服或腰带可作为保暖器；石墨烯涂料具有杀菌防腐的功能……这些，都将是未来石墨烯对世界的颠覆！

新模式新方法，江南石墨烯研究院带来新惊喜

——江南石墨烯研究院院长董国材

江南石墨烯研究院由常州市政府出资建立，属于公益性质的科研型事业单位，其成立目的主要在于搭建石墨烯材料及其应用的科技创新平台、技术转移平台、企业孵化平台、创业投资平台和国际交流合作平台，为国内外本领域科技人才和团队开展研发测试、转化科技成果、孵化科技项目、创办科技企业提供服务。在接受采访的过程中，董国材院长指出研究院采用全新的模式，“初期，研究院为涉足石墨烯的相关企业提供资金、技术等方面的支持，帮助他们建立实验室，研究新的技术和产品。在这个过程中，研究院也会伴随企业一起成长”。目前，研究所孵化的企业包括了从上游设备到生产工艺，再到产业化应用，几乎涵盖了整个产业链。

新方法则主要体现在研究院另辟蹊径，将石墨烯作为添加剂应用在企业已有产品中，用以改良和提升产品性能，相较于为新产品开拓新市场，这一办法显然更具优势。研究院拥有石墨烯研发技术，企业拥有渠道和市场，通过平台对接、整合资源、优势互补，共同促进石墨烯研发技术和产业化发展。如今已有不少成功案例出现，董国材院长介绍到，如在LED灯中添加石墨烯散热图层的石墨烯LED灯泡、石墨烯暖墙、石墨烯地板和石墨烯防腐涂料等等。

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根据MarketsandMarkets发布的2020年全球石墨烯市场趋势和预测最新报告显示，到2020年，全球石墨烯市场预计将达2.78亿美元，2015-2020年期间，增长率达42.8%，并呈现出以下几点特征：

一、亚太地区--石墨烯最快增长市场。亚太地区石墨烯市场预计将成为增长速度最快的地区。经济高速增长、制造业持续发展、劳动力廉价、基于石墨烯的应用专利不断增加，促成亚太市场迅猛发展。另外，主要科研院所/大学合作参与石墨烯的研发项目也促成了中国、印度和日本等主要新兴经济体的市场增长。其中，中国市场增长态势最为迅猛，主要由于中国跨行业合作越来越多，而且各高校和科研院所纷纷参与其商用研发活动。

二、氧化石墨烯--石墨烯最大市场。氧化石墨烯是石墨烯市场最大门类。氧化石墨烯易于在水和其他有机溶剂中分散。由于其高导电性，GO被广泛用于电子设备、催化氧化、生物技术、并在工业应用中用作表面活性剂。

三、能源应用--石墨烯最大应用市场。能源应用市场是石墨烯增幅最快的市场，由于市场对轻便灵活、使用寿命长的可再生能源需求量日益增加，预计在不久的将来，增长势头依然强劲。在亚太地区，能源应用已成为石墨烯的第三大消费市场。市场上锂离子电池生产商对有效的能源存储材料需求不断增强，超高效太阳能电池板技术的衍变都是促成亚太地区石墨烯能源市场持续增长的关键因素。

新材料行业作为战略性新兴产业的重要组成部分，将纳入“十三五”规划，并拟列入国家重点专项规划，成为引领产业转型升级重要指引。石墨烯是新材料界的新星，纳入“十三五”规划承载着众人的期许和希望。

石墨烯拥有优异的性能，如导电导热强、耐腐蚀耐高温、重量轻韧性好等，应用领域宽广，市场前景广阔。但任何一种新材料从发现到实现产业化都需要克服重重困难，是一个艰难漫长的过程，石墨烯自然也难以逃脱这样的命运。真正实现石墨烯突破性研究和产业化，我们还有很长的路要走……

【附录一】

石墨烯历史发展大事记

年份	主要事件
1934年	朗道和佩尔斯就指出了准二维晶体材料由于其自身的热力学不稳定，在常温常压下会迅速分解。
1947年	菲利普·华莱士就开始研究石墨烯的电子结构。
1956年	麦克鲁推导出了相应的波函数方程。
1960年	林纳斯·鲍林曾质疑过石墨烯的导电性。
1966年	大卫·莫明和赫伯特·瓦格纳提出Mermin-Wagner理论，指出表面起伏会破坏二维晶体的长程有序。
1984年	谢米诺夫得出与波函数方程类型的狄拉克方程。
1987年	穆拉斯才首次使用“graphene”这个名称来指定石墨稀。
2004年	英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，从石墨中成功分离出石墨烯，而他们分离的方法也极为简单，他们把石墨薄片粘在胶带上,把有粘性的一面对折，再把胶带撕开,这样石墨薄片就被一分为二。通过不断地重复这个过程,片状石墨越来越薄，最终就可以得到一定数量的石墨烯。
2010年1月	来自国家物理实验室（英国）和其它欧洲单位的科学家在《自然•纳米技术》杂志上发表了一篇论文，他们解释了如何第一次制备了大小和质量都能够满足实际发展的石墨烯，并成功测量了石墨烯的电子特性。
2010年10月	安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫因为在石墨烯方面的开创性研究而获得了诺贝尔物理学奖。
2012年	马里兰州杰赛普沃贝克材料和它的合作伙伴米德维实维克公司披露，第一款基于石墨烯的终端用户产品投入到了商业市场：包装应用的石墨烯油墨印刷安全标志。
2012年9月12号	当中国的宁波墨西科技技术有限公司宣布开始建造世界上第一个年产300吨石墨烯的商业化生产工厂，另一个里程碑产生了。
2013年12月31	欧盟未来新兴技术石墨烯旗舰项目正式启动
2015年3月	英国曼彻斯特石墨烯国家研究所正式挂牌成立

【附录二】

“2015年度石墨烯产业10大知名企业/人物”评选结果

2015年度石墨烯产业10大知名人物 （按微信投票票数排序）
排名	微信票数（票）	人物	职位
1	4164	钟成	青岛华高墨烯科技股份有限公司 总经理
2	4128	刘睿	青岛希碳维度新材料科技有限公司 董事长
3	3964	郭安贤	德阳烯碳科技有限公司  董事长
4	3850	陈欣	山东玉皇新能源科技有限公司
5	3233	高华	德阳烯碳科技有限公司  技术副总经理
6	2666	唐一林	济南圣泉集团股份有限公司 董事长
7	2552	陈国华	华侨大学材料科学与工程学院 教授
8	2319	余海斌	宁波中科建华新材料有限公司 总经理
9	2152	陈炳安	爱思强（Aixtron）股份有限公司  工艺科学家
10	2038	赵立平	厦门凯纳石墨烯技术股份有限公司 董事长

2015年度石墨烯产业10大知名企业 （按微信投票票数排序）
排名	微信票数（票）	企业
1	4363	德阳烯碳科技有限公司
2	4296	厦门祥福兴胶粘制品有限公司
3	4086	青岛华高墨烯科技股份有限公司
4	3626	厦门凯纳石墨烯技术股份有限公司
5	3449	宁波中科建华新材料有限公司
6	2610	爱思强(Aixtron)股份有限公司
7	2548	济南圣泉集团股份有限公司
8	1768	江南石墨烯研究院
9	1411	河南平顶山保成碳素有限公司
10	1397	南京先丰纳米材料科技有限公司

参考文献：

1、赛瑞产业研究院. 2015石墨烯技术市场和应用研究与预测报告.

2、科技部网站. 欧盟启动石墨烯旗舰研究项目.

3、中化新网. 石墨烯入选欧盟高科技旗舰项目.

3、王丽，潘云涛. 石墨烯的研究前沿及中国发展态势分析.

4、卫立现，杜骁勇，李涛，李珊. 石墨烯领域中国专利申请状况分析.

5、徐秀娟，秦金贵，李振. 石墨烯研究进展.

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