「眾人膜拜」的石墨烯終下神壇
石墨烯走下神壇
文/黃芳芳、李雪嬌
前言
2010年諾貝爾物理獎的公布，讓全世界認識了石墨烯這一神奇的二維材料。隨後人們對石墨烯的基礎研究和應用探索如百舸爭流。近兩年，石墨烯開始走下神壇，如今石墨烯行業看似低調，業界卻是暗自較勁。
有「工業味精」之稱的石墨烯將如何「飛入尋常百姓家」？
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降火
石墨烯是當前世界上最輕的材料。因具有良好的抗拉強度及透光、導電和導熱性能，它被譽為新世紀的「材料之王」。
一項新技術的誕生，蘊藏著改變世界的力量。自2004年英國曼徹斯特大學的兩位俄裔科學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫巧妙地利用機械剝離法分離出單層的石墨烯以後，石墨烯材料吸引國內外專家數十年的探索研究，市面上可見的「石墨烯+」產品如雨後春筍般出現，但從產品和技術周期來看，石墨烯的熱度正在逐漸消散。
當前石墨烯行業發展如何？
業界如何看待石墨烯產業？
未來行業聚焦產品領域在何方？
學術派的應用思考
蔣旭一直認為自己很幸運。從讀研究生時就開始接觸石墨烯材料，再到後來一手創辦的南京先豐納米材料科技有限公司，正趕上國內石墨烯產業發展的「快車」。
2008年，蔣旭是南京大學納米學專業的研究生一年級學生，國內石墨烯的學術研究剛剛興起。導師帶著他一起進行技術實驗，這也讓蔣旭對石墨烯材料有了深入的理解。
「科研工作很枯燥，最初產品不穩定，每天從早上7點到凌晨都『泡』在實驗室，我們花了3個月的時間才解決產品問題。」蔣旭介紹，由於石墨烯在當時是新鮮事物，加上自己課餘時間就喜歡逛納米材料的論壇，結識了一個在北京做外貿服務的網友。
雙方熟悉了之後，網友想購買1克石墨烯，供給他的國外客戶。蔣旭得知後有些不情願。
「因為石墨烯提取工藝複雜，需要處理得很精細，一天在實驗室最多能提煉一兩克。」蔣旭以忙碌為由拒絕了很多次，但是對方一直堅持，後來只能無奈應下。很快他就發現一個新問題，石墨烯材料在國內還未成規模，無從考量市場定價。蔣旭又查找國際石墨烯市場上的定價標準和產品，還是一無所獲。
既然材料如此稀缺，蔣旭為了免受朋友的「騷擾」，索性定高了石墨烯材料的價格——600元/克。不料之後的需求量越來越大，買家也從國際擴展到國內，一個月可以賺得一兩萬元。
蔣旭再也坐不住了，便嚮導師彙報了情況，導師和輔導員對此表示支持，還給他介紹了很多科技企業的資源。2011年，正是國內石墨烯產業受到熱捧的時期，初出茅廬的他在創業的第一年就完成了近百萬的年銷售額。
技術後周期的市場反應
目前，多個國家將石墨烯的發展提升至戰略高度，我國就是其中的代表。特別是近年來，國內的各種石墨烯利好因素密集出現，高層關注、政策利好、資本推動、企業布局都在推著中國石墨烯行業的快速發展。同時，石墨烯的發現者、兩位諾獎得主也頻頻訪問中國，了解中國石墨烯產業化的情況。安德烈·海姆教授曾為科技日報的讀者題詞：「中國正引領石墨烯商業化。石墨烯與你們同在！」
在深圳華控賽格科技有限公司技術總監於灝博士於灝看來，石墨烯產業在冰火兩重天中前行。
由於下游領域無法消化這些新生的石墨烯產能，導致產品同質化引發的惡性競爭。在此期間，一部分石墨烯原材料廠商開始尋求下游應用的破局思路，開發石墨烯的終端產品，通過提高產品在下游市場的滲透率來帶動自身原材料的生產銷售。於灝表示，「當時，業界都在討論，到底是先提升原材料的品質，還是先把市場做起來」。
實際上，不僅僅是石墨烯，很多新興技術在發展的過程中都會經歷熱炒、逐步務實到大規模發展等階段。石墨烯正在度過炒作期的高點，進入到低調發展的階段。
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曙光
宋代詩人楊萬里有一首質樸的小詩：「莫言下嶺便無難，賺得行人空喜歡。正入萬山圈子裡，一山放過一山攔。」用來形容石墨烯行業也頗為貼切。
目前，國內石墨烯產業化應用進行到哪一步了呢？
從紅海到藍海
」7年前，金虎曾在一家國企的管理層任職。在國企工作13年的他，不滿足於良好的福利待遇，創辦了二維碳素，2015年在新三板掛牌上市。
「石墨烯創業難在它沒有市場，創業者需要挖掘和培育一個新市場。」金虎認為，石墨烯企業不僅要把材料做出來，還要把材料的應用產品做出來。
「 石墨烯製備出來以後，應該賣給誰呢？」這是金虎遇到的一個問題。
據金虎回憶，當時做石墨烯觸摸屏，一是因為石墨烯具有透明、導電的性能，其二是他的投資人有一家觸摸屏公司。進展比他預想得快。從2012年1月，產品研發完成到2014年量產出貨只經歷了兩年多。
出乎意料的是，雖然石墨烯觸摸屏為石墨烯首個應用打開了一扇窗，卻讓二維碳素走入了一個困境：隨著觸摸屏市場快速紅海化，產品很快失去了利潤優勢。
在觸摸屏市場競爭激烈的2015年，一則新聞讓金虎發現了一個全新的藍海市場。當時iPhone6採用壓力觸控技術發布了3D touch功能。讓他興奮的是，二維碳素正在研發的石墨烯壓力感測器，通過蘋果公司對3D touch的認可，有了明確的市場目標。
今年，金虎對石墨烯感測器能實現量產和可觀的銷售額十分樂觀。石墨烯感測器的技術門檻很高，主要難在開發的過程中與下遊客戶進行的系統性磨合。「我們兩年前發布的感測器和現在的感測器完全不同，這就是兩年來與系統集成商磨合的結果。」
雖然觸摸屏產品沒能讓二維碳素扭轉虧損的局面，「但它讓我們在手機產業鏈里摔打了四五年，才找到感測器的新機會。」金虎認為，這應該是石墨烯的殺手鐧應用。
石墨烯產業進入深水區
石墨烯的產業化應用遠沒有預想的那樣快。它們會成功嗎？
「從石墨烯產業發展來看，表面上風平浪靜，實則暗潮湧動。它已進入深水區。」從2011年開始關注石墨烯的國家新材料產業發展專家諮詢委員會委員、中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟秘書長李義春告訴《經濟》記者，簡而言之，「忽悠時代」已經過去。
目前石墨烯產業發展較快主要有三個領域：
石墨烯防腐材料
新能源汽車電池
石墨烯電加熱膜。
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分歧
業內對石墨烯的看法存在分歧。不僅如此，國內外對石墨烯的看法頗為不同。分歧是否意味著機會？
單層與多層之爭
「不同於其他材料，石墨烯的應用面十分寬泛，在能源、環境、電子信息、先進/複合材料等方面都能發揮重要作用。可以預見的是，石墨烯在後期的產業應用價值將更加『保值』『增值』。」自2008年起就一直從事和關注石墨烯的相關研究的北京理工大學教授曲良體告訴《經濟》記者。
從全世界範圍來看，中國是發展石墨烯最積極的國家。但是國內外的石墨烯在概念上差別很大。美國方面認為只有單層才能稱為石墨烯，而國內認為十層以內都算石墨烯。國內的石墨烯粉體在美國人眼裡不是石墨烯。目前美國國家標準與技術研究院在制定石墨烯標準主要做兩項工作，一是制定石墨烯標準，二是制定石墨烯檢測方法。
10年總投資預計10億歐元的歐盟石墨烯旗艦計劃，其石墨烯應用的主流方向與國內也並不相同。北京石墨烯研究院執行院長魏迪曾指出，歐盟石墨烯旗艦計劃啟動了17個新的石墨烯研究項目，他們關注的是石墨烯的超級汽車、物聯網感測器、可穿戴設備和健康管理、數據通信、能源技術以及複合材料等前沿、未來的領域。
有行業人士分析，石墨烯在國內應用較早，大部分應用領域與傳統產業轉型升級相關，故而與國外應用布局有很大不同。
市場聲音：缺乏高端領域戰略布局
「市場需求的推動是石墨烯發展快的首要原因。」國家新材料產業發展專家諮詢委員會委員、中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟秘書長李義春認為，石墨烯的出現讓傳統產業看到了轉型升級的希望。原來的產品加了石墨烯之後，可以提高性價比，企業也找到一個轉型升級的抓手。同時，地方政府也在探尋產業轉型升級的支撐點，二者不謀而合。
石墨烯走了一條與其他材料相反的路：民間資本和地方政府先推動，國家後跟進。這正體現了市場的推動力。據統計，2013年，石墨烯企業數僅10餘家，到2018年，企業數達4000多家。
儘管，有行業人士質疑4000多家石墨烯企業的真實水平，但石墨烯可能是新材料領域中，唯一靠地方民間資本發展的產業。
不過從側面也反映出，中國缺乏在高端領域的戰略布局。「特別是在光電領域，石墨烯在這方面可以發揮出更好的效果，但是可能時間比較長，需要5年-8年，甚至10年以上。」李義春表示，現在石墨烯領域的投資以民間資本和地方支持為核心。中國的企業、民間資本比較急功近利，也沒有實力進行長遠的戰略投資。在國外，對高端前沿和關鍵領域的布局，也是在政府的支持下進行的，如歐盟、韓國、新加坡等。
從國家層面的支持來看，石墨烯產業並沒有感受到太明顯的支持。王忠輝指出，地方政府反而在不同程度上給予企業一定的扶持，如用人、稅收方面的優惠等。王忠輝希望，國家在扶持科研院校做基礎研究的同時，也能夠給產業化較好的企業一些財稅扶持或政策支持。
目前對所謂的石墨烯「高端應用」說法不一。曲良體認為，每個國家研究的方向和領域有差別。國內的企業、研究院所和高校的研究團隊，也有自己的關注點，這是很正常的現象。很多有價值的「突破性」應用，並不是靠計划得來的。石墨烯的應用也是如此。
「國家新材料產業發展專家諮詢委員會對石墨烯非常重視。我們也提出了很多建議。今年將作為重點工作來抓。」不過，李義春還是希望國家有關部門，如工信部、發改委、科技部等，將石墨烯在關鍵領域的研發，納入到他們的支持計劃中。
記者從工業和信息化部獲悉，2018年將進一步做好石墨烯發展的頂層設計，加快構建以企業為主體、產學研用緊密結合、產業上下游有效協同的石墨烯產業發展新體系。
國內外、學界與產業界對石墨烯及其應用存在一定分歧。目前國內很多省市都建設了石墨烯產業園，未來國內石墨烯行業到底該怎麼做，非常值得研究。
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動力
未來石墨烯的產業想像
目前全球對石墨烯的深入研究邁過10年大關，在電子信息、新能源、航空航天和柔性電子等領域展現了巨大的發展潛力，有望催生一個新興的千億級產業。
2017年春晚過後，一款高科技防寒裝備——石墨烯新材料保暖衣在網路上迅速躥紅，通過服飾夾層加入石墨烯導熱膜，利用攜帶型的充電寶供電，實現加熱的功能。不過石墨烯導熱膜會比布料硬很多，消費者穿戴時異物感會比較強，影響產品的體驗效果。對於這個問題，石墨烯的原材料廠商會從原材料入手尋求解決方案。
例如，二維碳素就採用了更加柔軟支撐材料代替傳統的高分子薄膜，來提升體驗感。相比之下，一些下游廠商會依託多年來對於產品本身的深刻理解，來想辦法將石墨烯融入到它們的自有產品當中。
通過以上例子，深圳華控賽格科技有限公司技術總監於灝解釋，現在石墨烯產業雖然存在瓶頸，但同質化競爭正在孕育出一些這類特色化的創新，百家爭鳴可能是我們正在迎來的一個市場環境階段，挑戰孕育著機遇。
北京吉泰億陽科技有限公司董事鍾成表示，隨著石墨烯材料成本的降低，目前物理法製備石墨烯，若對品質要求不太高，市場價大約在1000元/kg的水平，已經遠遠低於3年前300元/g的天價。
「近5年來，石墨烯產業發展經歷了啟動、追捧、冷卻階段，目前應該說已經逐步進入理智成長的階段。石墨烯是一種全新的納米材料，但它不能直接變成產品。只有全面深入地了解它，才能把它用在最適合的地方。」鍾成如是說。
由於石墨烯目前主要作為添加劑使用，電池、塗料、導電油墨等領域的價格可以被市場接受。石墨烯產業的規模化生產也早已經具備了生產能力，年產能有上千噸的能力。之所以目前還未形成真正的大規模生產，主要還是由於應用技術的滯後。鍾成解釋道：「換句話說，現在還沒有優質的行業參與者出現。待若干有核心技術、主打產品和研發能力的高技術企業湧現時，行業才會健康可持續發展。」
於灝認為，石墨烯產業化應用正在步入到一個新的階段，探索新的可滲透應用領域和已應用領域的差異化創新，如石墨烯電動口罩，添加運動檢測模塊、呼吸檢測模塊，從智能硬體的角度來嘗試尋找產品的突破點。在這個階段，風口、周期、時局可能是要被考慮的重要因素，因為決定產品成敗的核心要素不僅僅是產品品質本身，外部的大環境同樣變得越發重要起來。
石墨烯
「中國的石墨烯新材料產業是與全球同步的，石墨烯在工業製造、國防軍工、醫療健康等領域的應用極其廣闊，而應用產業還處於發展初期，需要得到更多的政策的支持、人才的加入以及資本的投入。」代淑香表示，若要加速石墨烯的產業化和應用進程，科研機構應從下游需求和應用去著手，才能更具針對性地進行研發。只有得到下游應用需求的支撐，石墨烯產業才能真正的具有生命力和可持續性。
《經濟》——見證與思考的新聞
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