漫谈石墨烯技术

石墨烯是什么鬼?

石墨烯（Graphene）是只有一个碳原子厚度的单层片状结构，铅笔里的石墨相当于无数层石墨烯叠在一起。它是目前最轻最薄、超坚韧、导电最佳、散热性能最强的新型纳米材料，仅吸收2.3%的光，几乎完全透明。

2004年英国曼彻斯特大学物理学家安德烈和康斯坦丁二人因为从石墨中成功分离出石墨烯，共同获得2010年诺贝尔物理学奖，开启了石墨烯的材料明星之路。此前石墨烯的研究已经进行了几十年，伴随着世界工业转型升级到智能制造的新阶段而开始进入大众视野。2015年欧洲提出石墨烯旗舰计划，2015年10月30日，我国工信部发布《中国制造2025》重点领域技术路线图，提出了我国石墨烯材料未来10年的发展目标。美国、日本、韩国、新加坡等主要发达国家也相继制定了石墨烯发展计划。从2011年起，全球石墨烯专利申请量成爆发式增长，2004年全球关于石墨烯制造和应用的发明仅有33项，而截至2013年则超过5000项。

石墨烯堪比材料领域的互联网，与不同材料、技术结合起来能够形成具备特殊性能、满足特定应用的新型“材料”。如同“互联网+”的发展趋势，“石墨烯+”也有望成为未来材料领域发展的一大趋势。石墨烯目前已知的运用价值主要体现在五个领域：储能技术、柔性显示器、传感器、快速导热导电技术以及阻隔渗透技术。以电池领域为例，与传统电极材料相比，石墨烯具有高容量密度、高功率密度、电池结构与性能优化更好等优势。应用于锂电池中，能大大提高电池容量，为新能源汽车解决续航问题。

我国石墨矿储量占世界总储量的75%，生产量占世界总产量的72%，是少数几种具有国际竞争优势的矿产之一。多年来我国形成了以江苏省为中心，北京等地分散发展的格局，在国际上申请石墨烯专利数量约为全球总量的三分之一，已有量产的石墨烯智能手机、柔性显示屏等。

石墨烯产业化还有多远

石墨烯产业分为上游石墨矿资源，中游为石墨烯薄膜与粉体制造环节，下游为石墨烯应用环节，如锂电池材料、散热材料、电线电缆、超级电容等。在附加值更高、应用广的石墨烯产业下游，我国处于弱势。我国石墨烯相关技术的研发主体是大学和科研机构,虽然在石墨烯论文发表量上位居全球首位，但不少科研院所并不知道产业界到底要什么，科研和应用严重脱节，而企业研发力量薄弱而分散，目前还处于专利布局期，下游产业链尚未形成，不利于石墨烯技术跨越式发展。

国际上对石墨烯的定义是1-2层的nanosheet（纳米薄片）才能称之为是Graphene，只有没有任何缺陷的石墨烯才具备上文所述的那些完美特性！由于石墨烯高质量、规模化、低成本的生产方法没有根本解决，下游的应用市场发展非常缓慢。国内市场重上游轻下游、重科研轻应用、重噱头轻实干等，反映出企业和政府根深蒂固的投机性。现下的石墨烯热与当年的造船、光伏投资冲动如出一辙，这固然有商家的盲目，但更多是地方政府的GDP冲动，背后蕴藏着“泡沫化”风险。

即将出台的多项新政中，将有涉及石墨烯工艺、石墨烯产业融资与应用指导性内容，石墨烯产业困境有望逐步消除，产业前景值得期待。

目前，全球石墨烯产业正处于早期研究向中期应用转变的阶段。2016年或将成为石墨烯产业化应用的关键年，前期石墨烯市场将突破50亿。决定竞争力的关键因素是技术储备，拥有石墨烯核心技术的企业有望取得先机。

石墨烯产业化发展的政策环境

2015年欧洲提出石墨烯旗舰计划，2015年10月30日，我国工信部发布《中国制造2025》重点领域技术路线图，提出了我国石墨烯材料未来10年的发展目标。美国、日本、韩国、新加坡等主要发达国家也相继制定了石墨烯发展计划。

作为新兴材料，石墨烯产业化发展面临成本高、技术弱的劣势。因此，早在“十二五”期间，我国就出台了不少政策推动石墨烯产业化发展。如2012年工信部发布《新材料产业"十二五"发展规划》，首次明确提出支持石墨烯新材料发展，国家科技重大专项、国家973计划围绕“石墨烯宏量可控制备”“石墨烯基电路制造设备、工艺和材料创新”等方向部署了一批重大项目；2014 年11月，我国发布的《关键材料升级换代工程》提出到2016 年实现石墨烯的批量稳定生产和规模化应用；2015年11月20日，工信部、发改委、科技部联合发布《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》，提出了将石墨烯打造为先导产业，并在2020年形成完善的石墨烯产业体系，实现石墨烯标准化、系列化和低成本化等要求。