战略新兴产业
石墨烯产业化亟需迈过三道坎
时间: 2019/3/12 16:40:15
北极星储能网  来源:新材料产业  作者:马琳 商龚平  2019/3/12 10:21:24  

         石墨烯自问世以来,其关注度就不断提高,加之其用途广泛,在能源装备、交通运输、航空航天、电子信息等传统和新兴产业领域均呈现出良好的应用前景,正引领着新材料领域的颠覆性革命。在国家政策的引导下、地方政府及企业的大力推动下,我国石墨烯产业发展迅猛,但整体仍处于概念导入期、产业化发展初期,大规模应用市场尚未打开、缺乏龙头企业带动、发展环境有待改善等问题仍然横亘在石墨烯产业化道路上。

(来源:微信公众号“新材料产业”;作者:马琳 商龚平;作者单位:工业和信息化部赛迪智库原材料工业研究所)


一、我国石墨烯产业化现状


1.市场规模不断扩大

       近年来,我国石墨烯产业呈现出快速发展的态势,据中国石墨烯产业技术创新战略数据,2015年我国石墨烯产业市场规模仅为6亿元,2017年已经增长至70亿元,年均复合增长率超过200%,其中石墨烯在新能源领域规模达到50亿元,石墨烯涂料规模达到8亿元,复合材料和大健康规模达到5亿元,节能环保和电子信息领域规模达到1亿元。随着石墨烯技术的不断创新和下游应用的不断成熟,石墨烯市场规模仍将呈现高速发展态势。预计到2020年,我国石墨烯市场规模将形成百亿规模。


2.全产业链体系基本建立

       随着石墨烯产业的快速发展,全产业链布局已经初见雏形,基本覆盖了从制备到应用研究到石墨烯产品生产,直至下游应用的全环节。基本形成以北京为核心,东部沿海地区产业带和内蒙-黑龙江地区产业带为集聚区,多地点状分布式的产业发展格局。据,目前全国在工商、民政等部门登记注册的石墨烯单位已经超过4800家,涉及石墨烯材料制备及应用各个领域,单位数量居全球之首,从制备领域看,相关产品主要以粉体和薄膜为主,其中石墨烯粉体企业主要包括常州第六元素材料科技股份有限公司、宁波墨西科技有限公司、青岛昊鑫新能源科技有限公司、宝泰隆等;石墨烯薄膜企业主要包括重庆墨希科技有限公司、常州二维碳素科技股份有限公司、无锡格菲电子薄膜科技有限公司等。从应用领域看,基本覆盖了新能源、储能、电子显示、防腐涂料、大健康等多领域。表1所示为终端应用的典型案例。

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表1 终端应用典型案例


3.产品标准和规范不断完善

       石墨烯作为一种新型材料,行业标准是引领其创新发展的重要前提,近年来我国石墨烯产品标准和技术规范进展较快。一是加快制定国家标准,成立了石墨烯标准化工作推进组,加强顶层设计,启动了石墨烯相关国家标准的预研工作,加快《石墨烯材料的名词术语与定义》《光学法测定石墨烯层数》《石墨烯锌粉涂料》等8项国家标准的制定工作。二是积极参与国际标准制定,在国际标准化组织纳米技术委员会(ISO/TC 229)和国际电工委员会纳电子产品与系统技术委员会(IEC/TC 113)启动的8项石墨烯国际标准中,我国专家参与了其中2项标准的制定,此外,我国还同英国一起成立了中英石墨烯标准化合作工作组,和英国石墨烯标准化研究领域开始了实质性合作。三是地方和行业标准进展加快,广西发布了《石墨烯三维构造粉体材料的检测与表征方法》《石墨烯三维构造粉体材料名词术语和定义》等5项石墨烯系列地方标准,是我国首个石墨烯系列地方标准,东旭光电、中国航发北京航空材料研究院等龙头企业和行业协会等正在编制的相关行业/企业标准接近40项。


4.产业示范进展顺利

       当前我国石墨烯产业正处于从实验室走向产业化的关键时期,对较为成熟的产品开展产业示范,对加快石墨烯产品应用及产业化进程具有较好的推动作用。一方面国家政策积极引导,如工业和信息化部、国家财政部、中国银行保险监督管理委员会联合建立新材料首批次应用保险补偿机制并开展试点工作,把5种石墨烯材料纳入重点新材料首批次应用示范指导目录,以期突破石墨烯应用的初期市场瓶颈,此外,政策还鼓励在电化学储能、海洋工程、柔性电子器件、重大环保技术装备、汽车、纺织品行业等领域拓展石墨烯应用,并把石墨烯列入增强制造业核心竞争力行动计划。另一方面市场积极响应,各地产业示范工程如火如荼,如中国科学院宁波材料技术与工程研究所在石墨烯重防腐涂料关键技术突破以及产业化应用方面取得重大进展,在国网大型输电铁塔、大型海洋波浪能发电装置、光伏发电装置、航天装备等领域开展了示范应;东旭光电“超极灯”系列石墨烯散热大功率LED路灯改造项目成功在北京城市副中心通州区示范实施。目前石墨烯产业化示范项目进展顺利,目前已经在防腐涂料、复合材料、储能材料等领域均已经开展示范应用,并初步构建了示范应用链。

二、我国石墨烯产业化面临的3大障碍


1.大规模应用市场尚未打开

       一种新材料从发现到实现大规模应用一般需要数十年的时间,尤其关键核心技术的突破就需要几年甚至十几年的时间,而石墨烯从发现至今仅有10余年的时间,还是一种较为“年轻”的材料。从应用现状来看,虽然基本实现了初步应用,并在部分领域实现产业化,但大多数的产品仍然属于利用石墨烯与原有材料结合提升产品性能,技术门槛相对较低,且同质化现象严重,多数以样品和实验室产品为主,尚未真正形成商品。而下游应用企业要应用石墨烯替代那些已经达到极佳性价比的传统材料,不仅需要支出研发、改变生产工艺和生产线、培训员工、市场等方面费用,还要承担石墨烯应用效果不确定带来的风险,整体风险较大,因此目前市场认可度不高。虽然我国已经具备了较高的石墨烯粉体及薄膜制备产能,但实际产量偏低,真正开展业务的企业数量也较少,且以石墨烯为主业的上市公司也都处于亏损状态,大规模的应用市场仍然尚未打开。


2.缺乏龙头企业带动

       目前国内从事石墨烯生产的企业以中小型初创企业为主,虽然有部分大型民营企业、国企和央企开始关注石墨烯,但有实质性投入的企业仍较少。石墨烯作为一种技术含量高、前期投入大的产业,要想真正实现大规模产业化应用,需要长期持续的资金投入,而中小企业受制于资金、人才等因素限制,难以在石墨烯领域实现长期、持续性的投入,因此龙头企业的带头作用就显得极为重要。纵观美国、欧盟、韩国等国家和地区,龙头企业在石墨烯产业发展过程中均发挥了重要作用,如美国IBM公司、美国纳米技术仪器公司、日本东芝公司、韩国三星集团等都早早开始布局石墨烯产业,投入大量的资金、人力等从事石墨烯的基础研究和应用开发工作,并取得显著进展,同时在专利申请方面也更加注重前瞻性布局,不仅专利数量多、申请活跃度高,而且在世界其他主要国家都申请了专利保护,对加快石墨烯科技成果转化和产业化进程提供了良好基础。


3.产业发展环境有待改善

       石墨烯作为前沿性、先导性产业,其培育与发展有自身的规律和特殊性,需要运用新的市场手段发展培育,尤其为产业发展提供良好的发展软环境尤其重要,但整体看来目前石墨烯产业发展环境仍有待改善。一是知识产权重视不足,石墨烯作为一种新材料,发展速度较快,但相关专利保护等尚不完善,再加上下游用户对相关产品不了解,导致很多侵权事件发生,尤其在应用领域更加常见,烯旺新材打响了石墨烯行业维权打假的第一枪,将涉嫌商标、专利侵权的深圳原始点生物科技有限公司及运营“金点子知识产权”微信公众号的深圳金点子网络科技有限公司告上法庭。二是标准规范体系有待完善。行业标准是引领石墨烯产业创新发展的前提,目前我国石墨烯产业目前在下游应用、产品认证、检测、使用标准等方面仍是空白。如上游制备,石墨烯产品有粉体、微片、浆料、薄膜等多种类别,规格各异,适用领域各不相同,制备工艺技术也多种多样,目前尚未有统一的行业标准或技术规范。三是行业公共服务不足。虽然目前国内石墨烯产业园、等相继成立,但多数的服务能力有限,多以区域或重点企业为主,难以实现覆盖全行业,如目前虽然成立了石墨烯检测检验中心,但服务内容多以检测来物中是否含有石墨烯为主,至于含量多少、发挥作用如何等均难以实现。此外,石墨烯行业和运行监测也存在缺失,难以为政府政策制定和行业管理提供支撑。

三、我国石墨烯产业化的思考


1.加强与相关产业融合发展

       聚焦石墨烯在防腐涂料、热管理材料、润滑油、复合材料等传统产业升级方面的推动作用,加快突破关键应用技术。围绕国家对新一代显示器件、大健康、环保、高端制造等战略性新兴产业的需求,加快石墨烯在新兴产业领域的技术研发、突破以及相关专利的前瞻性布局,引导创新要素和创新资源向这些领域聚集。选择基本实现量产、技术较为成熟、下游用户认可度高的石墨烯应用产品开展应用示范,培植一批先导用户,加快下游市场的培养,引导有实力的大型企业投入相关下游应用产品的研发。建立一批示范项目,选择若干应用领域,打造从材料制备到终端产品的全产业链示范。


2.培育优势骨干企业

       选择一批优势明显、成长性好的重点龙头企业,以项目承接、订单补贴、资本运作、战略合作等方式,加快培育具有竞争力的龙头企业;鼓励国有大企业参与石墨烯等相关技术研发及应用领域拓展。支持优势企业通过兼并重组、技术转让、协作配套等方式与上下游企业建立紧密合作关系,提高石墨烯产业发展的集中度。重点关注石墨烯领域拥有独立知识产权、核心竞争力和品牌优势的创新型企业或创业团队、在孵化系统集成方面具有较强能力和垂直整合实力的企业、以及在细分应用领域独具特色、具有品牌和渠道优势的潜力企业对其进行培养。鼓励大中小企业协同发展,提高材料制备企业的集中度。


3.优化产业发展环境

       一是加强石墨烯知识产权的前瞻性布局和保护,细化石墨烯专利鼓励政策,引导企业、科研院所等申请高质量专利,并在一些高技术领域开展前瞻性布局,同时加大对石墨烯专利侵权事件的惩罚力度,维护市场公平竞争秩序。二是进一步完善标准体系,研究制定石墨烯层数测定、比表面积、导电率等物化特征和性能表征的评价体系,积极开展国际交流合作,开展石墨烯材料相关产品设计、研发、制备、包装、运输、应用等标准化研究,逐步构建全产业链标准体系。


原标题:石墨烯产业化亟需迈过三道坎

 
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