中國儲能網(wǎng)訊：一塊一厘米厚的石墨烯板，能夠讓一頭5噸重的成年大象穩(wěn)穩(wěn)站在上面;用石墨烯做的手機電池，一秒鐘內(nèi)就能把電充滿;以石墨稀為材料的平板電腦，可以隨意折疊成手機大小放在口袋里。
這樣的神奇故事還能講很多，科學(xué)家們正嘗試制造一個長達23000英里并且足夠強韌的“太空電梯”，而地球上強度最高的物質(zhì)石墨烯完全適合用來制造太空電梯纜線。
神奇的納米材料石墨烯是A股市場上久炒不衰的題材，它與資金的結(jié)合都會引起相關(guān)概念股輪番上攻的激情，速度之快、力量之大、時間之久讓人瞠目結(jié)舌。最近，石墨烯又迎來一波牛市行情，而日前任正非一句“這個時代將來最大的顛覆，是石墨烯時代顛覆硅時代”，更為已經(jīng)火熱的石墨烯再添一把火。資本市場終究靠實力說話，石墨烯產(chǎn)業(yè)化前景究竟怎樣?10年來，當它從實驗室一步步走向市場時，產(chǎn)業(yè)之路究竟走了多遠?
目前仍是技術(shù)概念階段
“石墨烯技術(shù)，這是目前中國唯一領(lǐng)先世界的高科技?！?月5日，剛剛從寧波回來的張志強似乎還沉浸在國際石墨烯創(chuàng)新大會的氛圍中。
他是青島市高新區(qū)節(jié)能技術(shù)與新材料事務(wù)部部長兼科技局副局長，在寧波舉行的2014中國國際石墨烯創(chuàng)新大會上，青島市高新區(qū)派出了從主管技術(shù)發(fā)展的高新區(qū)委副書記到各級政府負責人，再到龍頭企業(yè)代表的多達幾十人的強大陣容。青島高新區(qū)在這次石墨烯創(chuàng)新大會上使命重大。因為明年，青島將是下一屆世界石墨烯盛會的東道主。
目前，青島高新區(qū)一共有十多家生產(chǎn)石墨烯的企業(yè)，很多是從裝備制造企業(yè)中轉(zhuǎn)型而來，產(chǎn)品多賣給軍工企業(yè)做防腐材料用。
今年的石墨烯創(chuàng)新大會火爆程度超出張志強想象，開幕當天原本計劃幾百人到場，結(jié)果居然來了幾千人，參會的歐盟石墨烯旗艦項目總協(xié)調(diào)人JariKinaret教授用“熱火朝天”來形容中國人對石墨烯的這股熱潮。
有人注意到，國內(nèi)手機廠商華為的身影也在大會上閃過，華為某材料實驗室人員參加了石墨烯在觸摸屏領(lǐng)域的應(yīng)用主題論壇。華為的出現(xiàn)讓業(yè)內(nèi)猜測，這家智能手機全球出貨率僅次于三星和蘋果的手機廠商可能已經(jīng)有了石墨烯技術(shù)儲備。要不然，之前兩個月任正非怎么會突然冒出一句“這個時代將來最大的顛覆，是石墨烯時代顛覆硅時代”。石墨烯作為前沿新材料，華為進行相關(guān)研究理所當然。
而據(jù)彭博社報道，華為的兩個對手三星和蘋果正在積極爭奪石墨烯技術(shù)專利，并嘗試將其應(yīng)用到下一代產(chǎn)品。根據(jù)美國專利商標局信息，三星在其至少17項專利申請中提到石墨烯。此外，IBM與富士康也注冊了與石墨烯相關(guān)的專利。
對于三星而言，石墨烯可被應(yīng)用在公司最重要的三類產(chǎn)品中:智能手機、內(nèi)存芯片與電視機。三星公司在一封公司內(nèi)部郵件中用“完美材料”來形容石墨烯，因為“它比鋼鐵更耐用，導(dǎo)熱性更好”。
而在這次寧波大會上，已于去年建成我國首條年產(chǎn)100萬平方米大規(guī)模石墨烯薄膜生產(chǎn)線的重慶墨?？萍加邢薰就嘎?，目前包括聯(lián)想、酷派、華為等國內(nèi)的多數(shù)手機廠商都和其有過接觸，有有采購意向的，也有觀望的。
“石墨烯是個好東西，大家都知道，但最難的是應(yīng)用。”中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟專利委員會主任劉兆平在會上說，從行業(yè)整體發(fā)展情況來看，石墨烯產(chǎn)品大多處在實驗室階段，產(chǎn)業(yè)化進程還較慢。
張志強也有同感，他認為，把石墨烯用好用對，符合市場需求，才是最重要的。歐盟的石墨烯旗艦計劃，布局更側(cè)重于基礎(chǔ)和前沿領(lǐng)域。而對于石墨烯在儲能電池、觸摸顯示、復(fù)合材料等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化研究，中國目前更有優(yōu)勢以及商業(yè)化的基礎(chǔ)。從數(shù)量上講，中國大陸申請石墨烯技術(shù)的專利占到了全球的50%以上。
但與西方國家的專利主要由跨國公司申請不同的是，中國的石墨烯專利主要掌握在科研院所手中。從產(chǎn)業(yè)化的流程看，中國的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)對接將多了一道程序。
石墨烯企業(yè)和產(chǎn)品涌現(xiàn)
青島海納爾納米科技有限公司作為青島市龍頭企業(yè)，參加了這次在寧波舉行的石墨烯大會。
“石墨烯新材料具有很多運用，比如通過石墨烯制造出可彎曲的智能手表、可折疊成智能手機的平板電腦、15分鐘便充好電且續(xù)航能力達500公里的電動車蓄電池等等?！鼻鄭u海納爾總經(jīng)理聶傳凱指著門口的一塊有軌電車蓄電池告訴記者，現(xiàn)在充一塊電車蓄電池，往往需要8-10小時，石墨烯材料充電產(chǎn)品能夠?qū)⒊潆姇r間縮短到15分鐘以內(nèi)，普通手機電池一秒鐘就能充滿。“3年內(nèi)就會推廣這種新產(chǎn)品，因為已經(jīng)研制成功了，剩下的就是后續(xù)一些實驗、推廣環(huán)節(jié)?！?
再比如防腐材料，聶傳凱說，船舶在航行中很容易被海洋生物附著，不僅會拖慢航行速度，而且加大燃料費，防腐涂料已成為“船老大”必備品。一艘萬噸級的船，一次至少需要上百噸防腐涂料，每年花費成本可想而知。在傳統(tǒng)防腐材料中摻入1%石墨烯粉，就能起到很好的防腐作用，而且使防腐材料使用壽命由1年時間延長到3年以上。
不僅船舶需要“防腐”，海上浮標、海上鉆井平臺及跨海大橋等統(tǒng)統(tǒng)需要“防腐”。在聶傳凱看來，海納爾公司研制的這種石墨烯海洋防腐涂料市場使用非常廣泛。
濟南的圣泉集團也正在將石墨烯商業(yè)化，這家因神舟飛船返回艙防熱材料出名的企業(yè)已經(jīng)申報石墨烯相關(guān)專利30項，目前正在進行中試。實驗數(shù)據(jù)顯示，在橡膠中添加1.5%石墨烯，拉伸強度能提高90%;添加10%石墨烯，電導(dǎo)率提高1000倍以上;加入到皮革中能有效增加強度，提高防火性能。從市場前景看，目前皮革表面PU層的市場用量達到100萬噸，如果按加入1%的石墨烯計算，需求就達1萬噸。
而輕芯鋼、剎車片、砂輪、砂紙等產(chǎn)品在加入石墨烯后，抗沖擊、抗彎曲性能和耐磨性顯著提升，“中國生產(chǎn)的砂輪，國外市場上只賣到其他國家同類產(chǎn)品1/5的價格。如果通過石墨烯提高性能，哪怕咱和人家同樣價格出售，效益也非?？捎^。”圣泉集團董事長唐一林說。
不過，今年7月份剛登陸新三板的圣泉集團的產(chǎn)品是生物質(zhì)石墨烯，是由農(nóng)作物秸稈為原料制成的，不算真正意義上的石墨烯產(chǎn)品。
濟南墨希新材料科技有限公司是山東石墨烯行業(yè)的后起之秀，這家中西合資公司主要發(fā)力于涂料、樹脂、電纜、防爆子彈、頭盔等產(chǎn)品，這家公司在章丘的研發(fā)中心明年3月份投入使用，作為石墨烯工業(yè)化的孵化車間。
在資本市場上，與石墨烯相關(guān)的公司更是不少，包括烯碳新材、博云新材、方大炭素、康得新、金路集團、東旭光電、錦富新材、西藏城投、中國寶安，悅達投資、中泰化學(xué)、力合股份、華麗家族等。
產(chǎn)能已有銷路未開
對于石墨烯的產(chǎn)業(yè)化，聶傳凱認為“還在路上”。近期來講，要重點解決低成本和規(guī)?；a(chǎn)這兩大問題。
目前，石墨烯的價格貴過黃金，最便宜的500元/克，市場上價格多在1000元/克左右，但規(guī)模化生產(chǎn)后，就可能降到50元/克，再過兩年，可能就降到1～5元/克的“白菜價”。
在工業(yè)化方面，目前通過天然石墨剝層等技術(shù)，石墨烯的生產(chǎn)已經(jīng)接近量產(chǎn)水平，未來兩三年內(nèi)，便可大規(guī)模應(yīng)用在電池、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等材料領(lǐng)域。實驗室關(guān)于這些方面的應(yīng)用已經(jīng)做得很好，正往規(guī)?；瘧?yīng)用發(fā)展。
從遠期來講，在觸摸屏、傳感器等器械上的大規(guī)模應(yīng)用還需要三到五年時間，目前這方面的研究仍停留在實驗室階段。
“找一個好的切入點，大批量運用到實際生活中來，這對石墨烯產(chǎn)業(yè)化很關(guān)鍵?！睆堉緩娬f，現(xiàn)要運用好石墨烯新技術(shù)，根本不愁銷路。以船體防腐新材料來講，使用壽命提高了2-3倍，但是價格只提高30%。
聶傳凱告訴記者，因為石墨烯產(chǎn)品剛處于研究推廣階段，很多企業(yè)在下游沒有相關(guān)的配套制造企業(yè)可選擇，在上游也缺乏相應(yīng)的銷售方。
在海納爾公司的倉庫里，很多造型各異的生產(chǎn)設(shè)備禁止記者拍照，因為“這涉及核心機密”。
這些設(shè)備都是海納爾公司自己研發(fā)設(shè)計的。聶傳凱說，現(xiàn)在很多國產(chǎn)高科技產(chǎn)品，其實都是從國外進口生產(chǎn)設(shè)備，然后在國內(nèi)加工，一旦缺少了這些先進設(shè)備，所謂的“國產(chǎn)高科技”也就不復(fù)存在，像國內(nèi)制造潛艇用的精密機床多從日本等國進口，國產(chǎn)汽車的發(fā)動機多從德、美進口。難能可貴的是，石墨烯新材料從制造生產(chǎn)環(huán)節(jié)開始，使用的設(shè)備完全是國內(nèi)自主研發(fā)的。
“只有這樣才能保證高利潤。當一種新材料、新技術(shù)在萌芽階段時，中國和西方幾乎處在同一個起跑線上，這個時候，中國制造業(yè)才有彎道超車的機會?！甭檪鲃P說，一般一噸石墨能夠提煉85%石墨烯原料，一噸優(yōu)質(zhì)石墨價值3萬元，一克石墨烯卻能賣到1000元錢，價值翻了上萬倍。“但要真正實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，讓生產(chǎn)出來的石墨烯賣得出去，還得尋求大規(guī)模市場應(yīng)用，進行一場科技與新材料的產(chǎn)業(yè)革新?！甭檪鲃P說。
而現(xiàn)實是，目前石墨烯的下游市場根本沒有那么大的需求。一位石墨烯生產(chǎn)商坦言，他公司現(xiàn)在產(chǎn)量400公斤，賣了200公斤，價格從10元/克至1000元/克，“現(xiàn)在采購石墨烯的多是高校的實驗室，采購量論克，你說市場好不好?”
“作為投資者，我認為還沒有到資本進入的階段，需要等到小規(guī)模應(yīng)用開始才能進入。”在寧波的石墨烯創(chuàng)新大會上，一位來自上海的投資公司高管表示，目前僅僅屬于投資石墨烯上游產(chǎn)業(yè)的好時機。
產(chǎn)業(yè)化仍待技術(shù)突破
濟南墨希常務(wù)副總高飛告訴記者，未來石墨烯產(chǎn)品將會在五大領(lǐng)域出現(xiàn)。一是光電產(chǎn)品領(lǐng)域，以其非常好的透光性、導(dǎo)電性和可彎曲性，在觸摸屏、可穿戴設(shè)備、OLED、太陽能等領(lǐng)域中發(fā)揮作用。這也是目前公認最可能首先實現(xiàn)商品化的領(lǐng)域。二是能源技術(shù)領(lǐng)域，主要依賴于石墨烯超高的比表面積、超輕的重量和非常好的導(dǎo)電性。采用石墨烯的超級電容器，其極限儲能密度是現(xiàn)有材料的2-5倍左右，被稱作最理想的電極材料。三是功能復(fù)合材料，通過將石墨烯加入各種塑形基體，能夠制備出具有很好導(dǎo)電、導(dǎo)熱、可加工、耐損傷的特殊材料，在集成電路、散熱片、高韌性容器等方面有應(yīng)用潛力。四是微電子器件。未來的石墨烯半導(dǎo)體、石墨烯集成電路、THz器件等領(lǐng)域，可能需要利用石墨烯獨特的性質(zhì)來發(fā)揮。五是生物醫(yī)藥和傳感器領(lǐng)域，石墨烯對單分子的響應(yīng)能力、承載抗體后的分子輸運能力都是其他傳感器不能實現(xiàn)的。
雖然石墨烯的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化還未開始，現(xiàn)在還只能說是在“產(chǎn)業(yè)概念期”，但隨著大量資金、人力、物力的投入，可以預(yù)見，在2-3年內(nèi)，在上述五大領(lǐng)域內(nèi)將會出現(xiàn)真正引領(lǐng)石墨烯行業(yè)的“殺手級應(yīng)用”。
關(guān)于石墨烯浪潮的問題，烯碳新材技術(shù)發(fā)展與規(guī)劃副總監(jiān)李紀軍博士介紹說，石墨烯產(chǎn)業(yè)目前處于技術(shù)概念期，還處在技術(shù)突破的前夜，一旦技術(shù)取得突破，石墨烯產(chǎn)業(yè)就將取得爆發(fā)式增長，如石墨烯應(yīng)用在消費類電子產(chǎn)品的觸摸屏，鋰離子電池和超級電容器上，這些應(yīng)用技術(shù)一旦取得突破，將會對目前手機觸摸屏產(chǎn)業(yè)和汽車行業(yè)產(chǎn)生顛覆性改變。
對石墨烯而言，突破性的改變必然發(fā)生于基礎(chǔ)研究的突破，基礎(chǔ)研究雖然離具體產(chǎn)品較為遙遠，但是這個世界高速發(fā)展，技術(shù)的加速度可以彌補時間錯位，關(guān)鍵基礎(chǔ)問題的研究一旦突破，在資本和人力的推動下，其他產(chǎn)業(yè)化相關(guān)問題會很快解決。
“石墨烯行業(yè)是高投入的產(chǎn)業(yè)，要是能得到政府的扶持，推進速度會快很多。”高飛說，山東省對石墨烯有專門的項目扶持資金，他們公司正在積極申報。
而據(jù)張志強介紹，現(xiàn)在青島市高新區(qū)每年設(shè)立專項獎勵基金來獎勵石墨烯研發(fā)團隊，獎金最高到5000萬元?！暗@樣依然比不過江浙地區(qū)，現(xiàn)在寧波等地一年要拿出幾個億做獎勵基金，這個數(shù)量比全山東省的獎勵基金數(shù)量都要多?！?
“人才、資金、銷路，這是石墨烯新材料發(fā)展面臨的最主要困難，一旦解決了這三大難題，石墨烯必將會引發(fā)新一輪科技革命。”張志強說。
原標題:石墨烯：產(chǎn)業(yè)之門打開了嗎
