中國儲能網(wǎng)訊：2010年10月，瑞典皇家科學(xué)院將諾貝爾物理學(xué)獎授予英國曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，表彰他們在石墨烯材料方面的卓越研究。各方期待石墨烯能夠大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，如今夢想已經(jīng)照進現(xiàn)實。
近日，證券時報記者來到中國石墨烯研究和應(yīng)用領(lǐng)先的江蘇省，實地探訪了江南石墨烯研究院及石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈條上的相關(guān)企業(yè)。記者親眼見到了批量化生產(chǎn)的石墨烯粉體，零距離接觸石墨烯材料的透明導(dǎo)電薄膜和石墨烯觸摸屏手機，以及添加了石墨烯材料的防腐涂料、塑料等一系列的新型材料。
石墨烯，勾起人們對未來世界的無限遐想，同時也挑逗著資本市場的敏感神經(jīng)—相關(guān)概念股幾度成為市場的炒作熱點。
日前，證券時報記者走訪了位于江蘇省的江南石墨烯研究院以及多家石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)。記者采訪發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)石墨烯粉體和石墨烯薄膜已具備批量化生產(chǎn)能力，特別是石墨烯粉體價格已經(jīng)降至每克1~3元，預(yù)計一系列石墨烯的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用即將大規(guī)模鋪開。
石墨烯粉體
降至每克3元以下
說到中國的石墨烯產(chǎn)業(yè)，不得不提常州第六元素材料科技股份有限公司。第六元素是中國首家實現(xiàn)批量化生產(chǎn)石墨烯粉體的企業(yè)。由于第六元素，石墨烯粉體價格得已下降。目前，該公司產(chǎn)能為50噸/年，受益市場需求規(guī)模擴大，公司計劃把產(chǎn)能提高至100噸/年。
第六元素董事長瞿研博士告訴證券時報記者：“現(xiàn)在，第六元素的石墨烯粉體的價格每噸在100萬~300萬元不等，大約每克1~3元?！?
在江蘇武進西太湖國際智慧園，證券時報記者參觀了常州第六元素的生產(chǎn)車間與實驗室，近距離接觸到了石墨烯粉體。作為科技含量很高的材料，石墨烯粉體的生產(chǎn)過程中，研發(fā)、技術(shù)和設(shè)備都很重要，生產(chǎn)中的人力成本非常小。年產(chǎn)能50噸石墨烯粉體的設(shè)備，生產(chǎn)過程中只需要幾個工人而已。
所謂的“石墨烯粉體”，實際上就是單層石墨烯和多層石墨烯的混合物。
據(jù)介紹，目前公眾對石墨烯的理解有些混亂。一些企業(yè)或者是媒體報道中雖然號稱“石墨烯”，但是事實上可能僅是石墨而已。
事實上，現(xiàn)在全世界對石墨烯也沒有一個明確的定義。資料顯示，最初的石墨烯僅指一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角形呈蜂巢晶格的平面薄膜，是只有一個碳原子厚度的二維材料。2010年諾貝爾物理學(xué)表彰的石墨烯研究指的就是這種材料。
后續(xù)研究表明，從電學(xué)性質(zhì)上講，兩層與三層、乃至十層的碳原子也具有各自特殊物理性質(zhì)，目前10層以內(nèi)的說法逐漸被學(xué)術(shù)界認(rèn)可。最近成立的中國石墨烯聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)化委員會認(rèn)定，10層以內(nèi)的碳原子材料才屬于石墨烯范圍。
對石墨烯層數(shù)的統(tǒng)一認(rèn)識，并沒有完全解決對石墨烯粉體的定義。江南石墨烯研究院副院長董國材提出：“含量20%的10層以下的石墨烯算不算石墨烯粉體？這也值得探討?！?
業(yè)內(nèi)專家介紹，現(xiàn)在某些公司號稱已經(jīng)可以生產(chǎn)的“石墨烯”粉體，而樣品檢測發(fā)現(xiàn)為100層碳原子以上。這些粉體材料只是比傳統(tǒng)的石墨粉體在層數(shù)上少一些，或者說是層數(shù)更小看起來更細的石墨粉。但是對這類粉體深入的研發(fā)也隨著石墨烯浪潮興起。對于這種粉體材料目前比較常用的名字是“石墨納米微片”或者是“處于蓬松狀態(tài)的石墨粉”。
此外，石墨烯本質(zhì)上就是碳原子的一種形態(tài)，以第六元素為代表的石墨烯制備企業(yè)采用“氧化還原法”制備石墨烯，石墨成為最重要的原材料。但是，石墨作為一種非常重要的非金屬礦產(chǎn)資源，全世界資源儲量約15億噸，其中我國儲量約10億噸。而目前石墨烯的計量單位還停留在克、千克、噸這個級別。因此，石墨資源與石墨烯的關(guān)聯(lián)度，其實并不高。
而石墨烯透明薄膜是利用甲烷或者其它氣體在銅箔上生長石墨烯，也就是所謂的氣相沉積法，這種方法生產(chǎn)石墨烯更是與石墨資源毫無關(guān)系。
位于無錫的格菲電子總經(jīng)理張刃說：“1克石墨烯薄膜，大約相當(dāng)于2630平方米。對于年產(chǎn)值千萬的企業(yè)，原料成本僅需幾十塊錢?！痹谏a(chǎn)車間，張刃指著一罐氣體說：“這么一罐氣，試想一下在這里炒菜也用不了幾天，但我們公司用來制造石墨烯薄膜兩年都用不完。”
在無錫，證券時報記者參觀了石墨烯薄膜生產(chǎn)的全過程。這對石墨烯同行來說，肯定是屬于商業(yè)機密了。證券時報記者看到，石墨烯薄膜的生產(chǎn)，其實就是把氣體通過一系列處理，特別是高溫處理，使其生長的銅箔上，大約要兩個小時才能長滿。石墨烯本身是透明的，對于銅箔來說，上面有沒有附著石墨烯，在顏色上僅稍微有一點點差別，一般人很難看出來。
業(yè)內(nèi)人士告訴記者，通過這種方法制作的石墨烯薄膜的尺寸，基本取決于銅箔的大小，石墨烯薄膜的尺寸和技術(shù)水平關(guān)聯(lián)度不大。在商業(yè)化環(huán)境中，探討石墨烯薄膜的尺寸意義不大，綜合的經(jīng)濟成本才是關(guān)鍵性因素。在綜合經(jīng)濟成本當(dāng)中，原材料雖然可以忽略，但是把生產(chǎn)石墨烯以及石墨烯從銅箔上取下來總體來說還是一個復(fù)雜的過程，每一道工序都在無塵的環(huán)境中完成。
記者參觀時也需要穿上特殊的服裝和手套，全身上下僅有眼睛暴露在外面。此外，石墨烯薄膜生產(chǎn)過程中，檢測檢驗也是非常重要的程序。
總體來看， 目前批量生產(chǎn)石墨烯的方式主要是兩種：一種是利用化學(xué)氣相沉積在金屬表面生長出單層率很高，面積很大的石墨烯薄膜材料；一種是將天然石墨通過物理或者化學(xué)的方法粉碎，形成石墨烯粉體看起來就是很細的黑色粉末。
也因此，石墨烯的制備分為兩種：石墨烯薄膜和石墨烯粉體。國內(nèi)，現(xiàn)在前者以常州二維碳素科技有限公司、格菲電子為代表，后者以第六元素、寧波墨西為代表。
手機觸摸屏
打響石墨烯應(yīng)用第一槍
去年年底，全球首款石墨烯材料顯示屏的手機在江蘇誕生。證券時報記者了解到，已有多家國際知名手機品牌廠商與二維碳素、格菲電子等石墨烯薄膜廠達成合作協(xié)議，2014年將有多款采用石墨烯ITO膜的觸摸屏手機推向市場。
首款石墨烯材料顯示屏的手機由無錫愛維特信息技術(shù)公司研制。該公司CEO張婷介紹，該手機與同類產(chǎn)品相比，具有低碳環(huán)保、材質(zhì)纖硬、清晰通透及觸控靈敏的特點。
更為重要的是，采用石墨烯材料生產(chǎn)的ITO薄膜，成本較之前下降一半。這對于競爭慘烈的觸摸屏行業(yè)來說，意義非同一般，甚至可能決定生死命運。
張刃介紹：“2011年時，一塊4.5英寸的石墨烯薄膜在國際市場上要賣到2萬美元。而現(xiàn)在我們也可以生產(chǎn)了。我們現(xiàn)在基于ITO觸摸屏技術(shù)，把石墨烯透明導(dǎo)電薄膜做成觸控感應(yīng)器，每片出廠價格只要3元，而市場上普通材料生產(chǎn)的觸控感應(yīng)器價格在7元左右。如果是雙層多點的產(chǎn)品，價差就更大了?！?
據(jù)統(tǒng)計，2012年觸控傳感器總體出貨量達1200萬平方米，2015年可能將達到3600萬平方米。這在一定程度上也展現(xiàn)了石墨烯ITO薄膜的市場空間。
二維碳素是中國規(guī)模最大最成熟的石墨烯薄膜制造企業(yè)。二維碳素總裁金虎告訴證券時報記者：“手機觸摸屏只是石墨烯薄膜應(yīng)用的一個方向。我們的目標(biāo)是要圍繞著石墨烯薄膜做企業(yè)，為各個行業(yè)提供不同類型、不同用途的石墨烯薄膜?！?看起來石墨烯薄膜的生產(chǎn)工藝基本一樣，但是用途不同，可能需要的薄膜也略有差別，比如制作手機觸摸屏的石墨烯ITO膜，其實是兩層或者是三層的石墨烯材料，生長方法和單層的也略有不同。
金虎稱：“根據(jù)我們的研發(fā)進展和對市場的了解，石墨烯薄膜在2014年的亮點就是在觸摸屏領(lǐng)域 ，2015年在柔性顯示、可穿戴電子將有所突破；2016年國內(nèi)國外的企業(yè)可能會在柔性太陽能電池方面有所突破，2017年可能將會大規(guī)模應(yīng)用在科技領(lǐng)域。”
據(jù)了解，現(xiàn)在石墨烯薄膜材料已經(jīng)在醫(yī)療等領(lǐng)域取得了突破，獲得了較好的評價，正待向社會正式宣布。
石墨烯應(yīng)用
將由低端向高端延伸
如果說，二維碳素為首的石墨烯企業(yè)主導(dǎo)了國內(nèi)石墨烯薄膜的研發(fā)與應(yīng)用，那么第六元素則在石墨烯粉體方面的推廣上功不可沒。第六元素降低了石墨烯的生產(chǎn)成本，免費向中國的科研院所以及企業(yè)提供科研用的石墨烯，這使得石墨烯的相關(guān)商業(yè)化研發(fā)和運用得以全面鋪開。
1月13日，中超電纜(002471,股吧)公告稱，與江南石墨烯研究院、第六元素、西安交大技術(shù)成果轉(zhuǎn)移有限公司簽署合作意向書，共同成立常州中超石墨烯電力有限公司，重點經(jīng)營石墨烯電纜及電力行業(yè)用石墨烯材料、石墨烯復(fù)合材料的研發(fā)、制造等。
據(jù)證券時報記者了解，把石墨烯添加到電纜中，將極大地改善半導(dǎo)體材料的性能，電纜的毛利率也將會得到提升。一旦成功，市場前景非常大。
和中超電纜的合作，只是第六元素推廣應(yīng)用石墨烯一個縮影。證券時報記者近日在第六元素采訪時，偶遇國內(nèi)某知名光伏企業(yè)來第六元素參觀考察，希望與第六元素合作研發(fā)，把石墨烯應(yīng)用至光伏領(lǐng)域，提升無機光伏性能。
在采訪期間， 證券時報記者還看到了石墨烯替代氧化鋅的防腐涂料，一份石墨烯可以替代50份氧化鋅，這意味著如果未來用石墨烯替代氧化鋅，每噸防腐涂料就可以降低成本1000~2000元；一些塑料材料，因為添加了石墨烯而具備了導(dǎo)熱功能。
第六元素董事長瞿研說：“我們的目標(biāo)是做世界最大的石墨烯粉體制備商，希望與更多的企業(yè)合作，共同研究石墨烯的商業(yè)化應(yīng)用?！?
格菲電子首席技術(shù)顧問周海燕說，石墨烯就是一種神奇的材料，只要添加一點進入其它材料就有可能產(chǎn)生神奇的效果，作為材料界產(chǎn)生革命性改變的“超級材料”，它幾乎無所不能。
石墨烯不僅“最薄、最強”，作為熱導(dǎo)體，它比目前任何其它材料的導(dǎo)熱效果都好。利用石墨烯，科學(xué)家能夠研發(fā)一系列具有特殊性能的新材料。因為它的電阻率極低，電子遷移的速度極快，因此被期待可用來發(fā)展出更薄、導(dǎo)電速度更快的芯片，取代硅材料。由于石墨烯實質(zhì)上是一種透明、良好的導(dǎo)體，也適合用來制造透明觸控屏幕、光板，甚至是太陽能電池。超級電容和芯片，是全世界研究石墨烯的重點領(lǐng)域，也是未來石墨烯革命的決勝點。
有石墨烯領(lǐng)域?qū)＜艺J(rèn)為，中國寶安(000009,股吧)作為石墨烯概念股，其意義不在于石墨烯的制備能力，而在于其未來可能在電池應(yīng)用上的突破。石墨烯在儲能方面的應(yīng)用，也是江南石墨烯研究院的重點研究領(lǐng)域，也是全世界研究的重點課題，不過，現(xiàn)在尚沒有重大突破。
深圳清華大學(xué)研究院前院長、江南石墨烯研究院名譽理事長馮冠平認(rèn)為：“石墨烯的應(yīng)用必然是一個由低端向高端延伸的過程。利用石墨烯的導(dǎo)電導(dǎo)熱性的低端應(yīng)用這兩三年內(nèi)將會崛起，而應(yīng)用于光電轉(zhuǎn)換的電池以及代替硅材料的芯片領(lǐng)域，仍需要較長的時間?！?
政府搭臺資本唱戲
一級市場熱捧石墨烯
石墨烯概念屢屢在二級市場受追捧并不稀奇。因為這個行業(yè)從總體上來講還是一片藍海，率先進入的上市公司，將有廣闊的市場空間，而且很可能占據(jù)絕大部分的市場份額。只要在上市公司自有領(lǐng)域，添加石墨烯材料對自我產(chǎn)品進行改善，就有可能搶占市場，改變原有的市場格局。據(jù)了解，現(xiàn)在已有多家上市公司展開了石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域的研發(fā)。
如果說二級市場上石墨烯“概念”炒作成份居多，那么一級市場的淘金夢則越來越清晰。江蘇在石墨烯領(lǐng)域走到了前面，背后離不開政府與資本的支持。
2010年，我國著名的傳感學(xué)專家、天使投資人、時任深圳清華研究院長的馮冠平，最早嗅到了石墨烯的機會。恰巧美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校機械工程系研究石墨烯的有一半是華人，且多是清華大學(xué)走出去的物理學(xué)高材生。馮冠平多次去美國游說，鼓勵他們回國發(fā)展?，F(xiàn)在中國石墨烯行業(yè)的創(chuàng)業(yè)者、高校和研究所里石墨烯研究專家不少都來自德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校。
馮冠平一方面游說專家， 另一方面又游說政府。回國創(chuàng)業(yè)時，馮冠平對時任常州市市委書記范燕青建議，“政府來投資公共平臺，我來投資企業(yè)，一起把石墨烯產(chǎn)業(yè)做起來?！?
2011年5月25日，范燕青召集召開專題會議，決定以組建石墨烯研究院為載體，整合優(yōu)質(zhì)科技資源、集聚高端研發(fā)人才、突破共性關(guān)鍵技術(shù)、加速成果轉(zhuǎn)化和企業(yè)孵化。當(dāng)年10月18日，常州市政府、武進區(qū)政府共同出資5000萬元，國內(nèi)首家面向石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)部研發(fā)及產(chǎn)業(yè)孵化平臺—江南石墨烯研究院成立。武進經(jīng)濟開發(fā)區(qū)無償提供土地3500平方米。
集科學(xué)家與投資家于一身的馮冠平也如約以種子基金的形式投資了這幾個從美國回來的創(chuàng)業(yè)團隊，包括現(xiàn)在廣為人知的第六元素、二維碳素等。
而江南石墨烯研究院作為首個研究石墨烯的研究機構(gòu)，如今也成立石墨烯薄膜材料實驗室、石墨烯新能源實驗室、石墨烯生物醫(yī)藥實驗室、石墨烯生長機理實驗室、石墨烯復(fù)合材料實驗室等12個專項實驗室，并且已有多個科研項目走出實驗室，進入孵化階段。
眼下石墨烯在科研和產(chǎn)業(yè)化上都很熱門。除了江南石墨烯研究院外，北京大學(xué)、清華大學(xué)、中科院的物理所化學(xué)所、沈陽金屬所、寧波材料所都把石墨烯作為重點研究領(lǐng)域，幾乎所有的綜合性高校都開展了石墨烯的研究。除此之外，地方政府對石墨烯的熱情也空前提高，江蘇、四川、內(nèi)蒙、深圳等各級地方政府紛紛出臺政策，扶持石墨烯產(chǎn)業(yè)；也有越來越多的資本向石墨烯產(chǎn)業(yè)伸出橄欖枝。據(jù)了解，國內(nèi)一家較有名的石墨烯企業(yè)，在一級市場的估值兩年內(nèi)就已經(jīng)翻了10倍；一家石墨烯項目還沒有真正上馬就獲得了風(fēng)投上千萬的投資。
面對石墨烯發(fā)展越來越明朗的前景，第六元素董事長瞿研說：“成與不成功就在這一兩年即可見分曉。不過，我不成功并不代表石墨烯行業(yè)不能成功。”
瞿研心中的成功與否，并不是以金錢為衡量標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)了解，因為率先掌握大規(guī)模制備石墨烯的技術(shù)，近兩年找瞿研談合作的非常多，有風(fēng)險投資也有上市公司，有真心想做石墨烯的，也有想借石墨烯概念在資本市場撈金，騙取地方政府土地和資產(chǎn)支持的，瞿研團隊有很多誘惑可以創(chuàng)業(yè)，也有很多機會盡早變現(xiàn)退出，但他始終以科學(xué)家的態(tài)度堅守。瞿研說：“創(chuàng)業(yè)者還是要有一個夢想?！?
