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工信部刊文:探討石墨烯新材料發(fā)展現(xiàn)狀與研發(fā)應(yīng)用挑戰(zhàn)
閱讀次數(shù):583  更新時(shí)間:2018-09-11

DT新材料 2018-09-1

導(dǎo)讀:我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)的專(zhuān)利雖然眾多,但是超過(guò)四分之三的專(zhuān)利來(lái)自于學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu),企業(yè)在石墨烯研發(fā)方面的參與度還有待進(jìn)一步提高,高價(jià)值專(zhuān)利不多,技術(shù)與市場(chǎng)之間的供需還不匹配,技術(shù)研發(fā)、轉(zhuǎn)移擴(kuò)散和首次商業(yè)化鏈條還有待打通。

作為一種新型碳材料,石墨烯自發(fā)現(xiàn)之日起就受到了各國(guó)科學(xué)家的廣泛關(guān)注。石墨烯具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、導(dǎo)電性高、韌度和強(qiáng)度高等突出的物理化學(xué)性質(zhì),被譽(yù)為“新材料之王”,已經(jīng)應(yīng)用在電子、儲(chǔ)能、復(fù)合材料、航空航天等諸多領(lǐng)域。在我國(guó)制造業(yè)由大變強(qiáng)的進(jìn)程中,發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè),對(duì)帶動(dòng)相關(guān)下游產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步,提升創(chuàng)新能力,加快制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),搶占制造業(yè)新一輪競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn),激活潛在消費(fèi)等,都有著重要意義。


石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈簡(jiǎn)介


整體的石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈分為上、中、下游。上游主要是制備石墨烯的原料產(chǎn)業(yè),中游主要是各類(lèi)石墨烯產(chǎn)品,下游是石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域如半導(dǎo)體、電子器件、環(huán)保領(lǐng)域、醫(yī)藥生物及散熱領(lǐng)域等。

截至目前,全球有數(shù)千家公司涉足石墨烯相關(guān)的研究和開(kāi)發(fā),其中包括IBM、英特爾、美國(guó)晟碟、陶氏化學(xué)、通用、杜邦、施樂(lè)、三星、洛克希德·馬丁、波音、索尼、華為等科技巨頭。2017年中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟發(fā)布的《2017全球石墨烯產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告》顯示:預(yù)計(jì)到2020年,石墨烯全球市場(chǎng)價(jià)值將達(dá)到1000億元。而從全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌?chǎng)規(guī)模及往年年復(fù)合增長(zhǎng)率來(lái)看,未來(lái)石墨烯有望達(dá)到萬(wàn)億元級(jí)產(chǎn)能規(guī)模,特別是未來(lái)5~10年,隨著石墨烯應(yīng)用市場(chǎng)的不斷拓展,石墨烯原材料與下游應(yīng)用產(chǎn)品將持續(xù)展現(xiàn)出巨大的市場(chǎng)前景,在眾多領(lǐng)域產(chǎn)生令人期待的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。



石墨烯材料發(fā)展的現(xiàn)狀


2009年后,全球石墨烯技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)量迅速增長(zhǎng),其中中國(guó)是全球石墨烯技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)量最大的國(guó)家,累計(jì)申請(qǐng)量達(dá)24942件,公開(kāi)22418件,增長(zhǎng)了59.46%(截至2015年9月專(zhuān)利公開(kāi)量為14098件),與美國(guó)同為第一梯隊(duì)國(guó)家。韓國(guó)和日本為第二梯隊(duì)國(guó)家。德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)和俄羅斯也有一定量的專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)岢?,為第三梯?duì)國(guó)家。在石墨烯技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)方面,中國(guó)和美國(guó)處于引領(lǐng)地位。

國(guó)際石墨烯發(fā)展現(xiàn)狀

目前國(guó)際上從事石墨烯產(chǎn)業(yè)研究的國(guó)家包括英國(guó)、美國(guó)、歐盟、韓國(guó)和日本等,各國(guó)發(fā)展?fàn)顩r不同。

英國(guó):作為石墨烯的“誕生地”,英國(guó)在石墨烯的基礎(chǔ)研發(fā)方面居于全球領(lǐng)先地位,但從事商業(yè)開(kāi)發(fā)的石墨烯企業(yè)較少,因此在石墨烯應(yīng)用方面并非其強(qiáng)項(xiàng)。為加快英國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)的研發(fā)及應(yīng)用,英國(guó)政府也投入巨資加快石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展,產(chǎn)業(yè)布局主要圍繞曼徹斯特大學(xué)進(jìn)行,先后在曼徹斯特大學(xué)成立了國(guó)家石墨烯研究院及石墨烯工程創(chuàng)新中心,以加速石墨烯的基礎(chǔ)研究及應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

美國(guó):美國(guó)對(duì)石墨烯的研究投入較早,石墨烯產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用進(jìn)程相對(duì)較快,其產(chǎn)業(yè)布局也呈現(xiàn)多元化,產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)比較完整,基本覆蓋了從制備及應(yīng)用研究 — 石墨烯產(chǎn)品生產(chǎn) — 下游應(yīng)用整個(gè)環(huán)節(jié)。不僅擁有IBM、英特爾、波音等眾多研發(fā)實(shí)力強(qiáng)勁的大型企業(yè),還誕生了眾多小型石墨烯企業(yè)。美國(guó)國(guó)防部、國(guó)家自然科學(xué)基金也投入巨資,重點(diǎn)在石墨烯晶體管、能量存儲(chǔ)、超級(jí)電容器等領(lǐng)域支持石墨烯產(chǎn)業(yè)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。

歐盟:歐盟的石墨烯研究起步早且系統(tǒng)性強(qiáng),并將石墨烯研究提升至戰(zhàn)略高度,資金支持力度大,基礎(chǔ)研究扎實(shí)。但是,由于涉足下游應(yīng)用的企業(yè)較少,產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程推進(jìn)較慢。石墨烯旗艦研究項(xiàng)目是歐盟選定的首批技術(shù)旗艦項(xiàng)目之一,總投資10億歐元,該項(xiàng)目核心內(nèi)容是提出了13個(gè)重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域,主要包括標(biāo)準(zhǔn)化、生物傳感器與生物界面、薄膜技術(shù)、面向能源應(yīng)用的催化劑、面向復(fù)合材料和能源應(yīng)用的功能材料、功能涂層和界面、GRM與半導(dǎo)體器件的集成、新的層狀材料與異質(zhì)結(jié)構(gòu)、面向射頻應(yīng)用的無(wú)源組件、硅光子學(xué)集成、石墨烯及相關(guān)二維晶體和雜化系統(tǒng)的原型研究、更新石墨烯及相關(guān)二維晶體和雜化系統(tǒng)的科技路線圖、開(kāi)放性課題等。

目前歐盟約有50余家公司開(kāi)展石墨烯的研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化以及應(yīng)用的推進(jìn),不僅包括諾基亞、巴斯夫、拜耳等工業(yè)巨頭,還有眾多小型專(zhuān)業(yè)化石墨烯企業(yè)。產(chǎn)業(yè)分布主要集中在德國(guó)、法國(guó)、西班牙等地。

韓國(guó):韓國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)學(xué)研結(jié)合緊密,在基礎(chǔ)研究及產(chǎn)業(yè)化方面發(fā)展較為均衡,整體發(fā)展速度較快。從政府層面,韓國(guó)政府通過(guò)提供資金支持、整合研究力量等多方面加大支持力度;從研究層面,韓國(guó)成均館、韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院等均在石墨烯研究方面擁有較強(qiáng)實(shí)力;從企業(yè)層面,主要以韓國(guó)三星集團(tuán)和LG公司為主,其中韓國(guó)三星集團(tuán)投入巨大研發(fā)力量,保證了其在石墨烯柔性顯示、觸摸屏以及芯片等領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位,為韓國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供支撐。同時(shí)韓國(guó)十分注重保護(hù)和申請(qǐng)石墨烯專(zhuān)利,目前專(zhuān)利量居全球第三,僅次于美國(guó)和中國(guó),遠(yuǎn)高于歐洲其他國(guó)家。

日本:日本依托其良好的碳材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),是全球最先進(jìn)行石墨烯研究的國(guó)家之一,產(chǎn)學(xué)研結(jié)合較為緊密,整體發(fā)展較為全面。包括日本東北大學(xué)、東京大學(xué)、名古屋大學(xué)等在內(nèi)的多所大學(xué),以及日立、索尼、東芝等眾多企業(yè)都投入大量資金和人力從事石墨烯的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā),研究重點(diǎn)主要集中在石墨烯薄膜、新能源電池、半導(dǎo)體、復(fù)合材料、導(dǎo)電材料等應(yīng)用領(lǐng)域。

國(guó)內(nèi)石墨烯發(fā)展現(xiàn)狀

從專(zhuān)利數(shù)量上來(lái)看,我國(guó)國(guó)內(nèi)石墨烯領(lǐng)域?qū)@暾?qǐng)量主要集中在長(zhǎng)三角地區(qū),其中江蘇的申請(qǐng)量居于首位(4102件),廣東(2537件)和北京(2333件)次之,而東北和西部地區(qū)的專(zhuān)利申請(qǐng)量較低。

從產(chǎn)業(yè)集聚度來(lái)看,國(guó)內(nèi)目前的石墨烯公司大多分布在東部沿海一帶,尤其是長(zhǎng)三角、珠三角、京津冀魯聚合區(qū)。其中,江蘇作為國(guó)內(nèi)較早發(fā)展石墨烯的省份,已形成“1+1+4”的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新格局,即以江蘇省石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟為產(chǎn)學(xué)研合作載體,以江南石墨烯研究院、江蘇省產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院石墨烯材料研究所等為產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新基地,在常州、無(wú)錫、泰州、南京四市形成石墨烯產(chǎn)業(yè)集群縱橫相連的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新布局。浙江省寧波市作為國(guó)內(nèi)最早開(kāi)展石墨烯研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的地區(qū)之一,已在石墨烯技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面具備了顯著的先發(fā)優(yōu)勢(shì)、深厚基礎(chǔ)和良好環(huán)境,在石墨烯微片和石墨烯薄膜的制備及應(yīng)用領(lǐng)域均有多項(xiàng)突破,形成全鏈條發(fā)展模式。

2015年12月,京津冀石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在北京成立,旨在整合三地資源,加速推進(jìn)低成本石墨烯及裝備技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,形成京津冀戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)高地。2016年該地區(qū)石墨烯相關(guān)企業(yè)數(shù)量超過(guò)200家,其中形成石墨烯業(yè)務(wù)的企業(yè)數(shù)量達(dá)到60余家。

珠三角地區(qū)以深圳為核心,有著全國(guó)最好的石墨烯應(yīng)用市場(chǎng),在能源、新材料、電子信息、可穿戴設(shè)備、電動(dòng)汽車(chē)等諸多領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)集群發(fā)達(dá)。深圳市政府非常重視石墨烯產(chǎn)業(yè),一直在積極推進(jìn)石墨烯科技研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。目前已培育和引進(jìn)了10余個(gè)具有國(guó)際影響力的研發(fā)團(tuán)隊(duì),建設(shè)了10余家相關(guān)科研創(chuàng)新載體,培育了20余家石墨烯相關(guān)的企業(yè)。

山東地區(qū)的石墨烯產(chǎn)業(yè)主要集中在青島和濟(jì)寧兩地。經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展,山東省已初步形成從石墨烯原材料、設(shè)備到應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)鏈雛形。


石墨烯材料的研發(fā)難題

高質(zhì)量低成本的規(guī)?;苽潆y題

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的自主研發(fā),我國(guó)石墨烯生產(chǎn)技術(shù)、工藝裝備和產(chǎn)品質(zhì)量均取得重大突破,但是石墨烯規(guī)?;a(chǎn)技術(shù)成熟度依然較低,普遍存在不同批次石墨烯產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、性質(zhì)差異性大等問(wèn)題。雖然噸級(jí)以上的石墨烯粉體生產(chǎn)線已經(jīng)建成,但是普遍存在質(zhì)量低、制備過(guò)程污染等問(wèn)題,無(wú)法體現(xiàn)石墨烯的各種優(yōu)異性能,嚴(yán)重阻礙了石墨烯的大規(guī)模應(yīng)用。石墨烯粉體方面,目前商業(yè)化的石墨烯產(chǎn)品普遍存在尺寸和層數(shù)不均勻、單層石墨烯含量低、比表面積遠(yuǎn)低于理論值、沒(méi)有分級(jí)等質(zhì)量不穩(wěn)定和成本高等問(wèn)題;石墨烯薄膜方面,現(xiàn)有產(chǎn)品存在無(wú)法避免的因生長(zhǎng)過(guò)程導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)缺陷和因轉(zhuǎn)移過(guò)程導(dǎo)致的表面污染,普遍電阻較高,無(wú)法應(yīng)用在本應(yīng)適合匹配其優(yōu)異電學(xué)性能的領(lǐng)域,如電子器件、半導(dǎo)體工業(yè)等高技術(shù)領(lǐng)域。這些問(wèn)題的存在既是下游應(yīng)用突破不暢、殺手锏級(jí)應(yīng)用沒(méi)有出現(xiàn)的原因,也導(dǎo)致石墨烯材料生產(chǎn)企業(yè)空有產(chǎn)能,沒(méi)有產(chǎn)量。

石墨烯應(yīng)用中的難題

石墨烯應(yīng)用中也存在一系列難題,包括涂料、復(fù)合材料、導(dǎo)電油墨等。



功能涂料

石墨烯獨(dú)特的片層結(jié)構(gòu)和性能使得它在功能涂層方面展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用前景。然而,石墨烯與水、有機(jī)溶劑以及聚合物的相容性較差,改性過(guò)程及操作條件復(fù)雜,限制了其在工業(yè)涂層中的應(yīng)用。因此,目前急需對(duì)石墨烯功能化改性方法進(jìn)行創(chuàng)新,對(duì)石墨烯在涂層材料中的作用機(jī)理進(jìn)行深入研究,為實(shí)現(xiàn)石墨烯復(fù)合功能涂層的大規(guī)模應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

復(fù)合材料

石墨烯具有較高的楊氏模量和本征強(qiáng)度,可以利用調(diào)控石墨烯的界面性質(zhì),如親疏水性,用于提高聚合物材料的力學(xué)性能及耐磨性能等。但是目前石墨烯應(yīng)用在復(fù)合材料領(lǐng)域的最大問(wèn)題是,結(jié)構(gòu)完整的石墨烯表面不含有任何基團(tuán),表面能較低、呈惰性狀態(tài),與其他介質(zhì)的相互作用較弱。并且石墨烯片層之間存在較強(qiáng)的范德華力,導(dǎo)致片層極易堆疊團(tuán)聚而難以分散開(kāi)來(lái),很難溶解于溶劑中,更難與其他有機(jī)或無(wú)機(jī)材料均勻地復(fù)合。因此,石墨烯應(yīng)用在復(fù)合材料領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展方向是針對(duì)不同復(fù)合材料基材體系對(duì)石墨烯的特定表面性能要求,通過(guò)共價(jià)鍵功能化調(diào)控石墨烯表面不同官能團(tuán)獲得特定表面性質(zhì)的石墨烯產(chǎn)品,解決石墨烯在復(fù)合材料中的分散性和界面相容性問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)石墨烯在基體中形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),有效發(fā)揮石墨烯的優(yōu)異性能。


導(dǎo)電油墨

與目前普遍采用的金屬(金、銀、銅)導(dǎo)電填料相比,石墨烯導(dǎo)電填料性能更加穩(wěn)定,不易氧化,附著力較強(qiáng),在導(dǎo)電方面,石墨烯填料具有較大的優(yōu)勢(shì)。國(guó)外石墨烯導(dǎo)電油墨處于實(shí)驗(yàn)研發(fā)階段,正在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化布局。目前石墨烯導(dǎo)電油墨的電性能介于銀漿和碳漿方阻值之間,只能滿(mǎn)足較低電導(dǎo)率領(lǐng)域。長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展方向是獲得更高導(dǎo)電性的石墨烯導(dǎo)電油墨,兼顧石墨烯的柔韌性,以滿(mǎn)足柔性屏幕、柔性印刷電路板等電子元器件的要求。

能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)換

石墨烯因具有極大的比表面積、卓越的導(dǎo)電性能、良好的化學(xué)穩(wěn)定性,且力學(xué)性能優(yōu)異,在鋰離子電池、鋰—硫電池等能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化方面應(yīng)用前景巨大。美國(guó)西北大學(xué)的研究人員利用自組裝的方法制備了FeF3/石墨烯正極材料,該材料經(jīng)100次循環(huán)仍有260mAh·g-1的比容量,是商業(yè)化正極材料的2倍。他們采用抽慮方法制備了硅/多孔石墨烯薄膜負(fù)極材料,該材料經(jīng)200次循環(huán)仍有1500mAh·g-1的容量。但是由于石墨烯的比表面積大,鋰鹽電解質(zhì)在石墨烯表面會(huì)形成鈍化薄膜(SEI膜),消耗高達(dá)30%~50%的首次放電容量,致使首次循環(huán)庫(kù)倫效率較低。此外,目前石墨烯制備技術(shù)存在產(chǎn)品單層少、尺寸小且分布不均、難以穩(wěn)定批量生產(chǎn)以及性能難以精確控制等瓶頸問(wèn)題,離商業(yè)化推廣還有相當(dāng)大的距離。因此,未來(lái)的發(fā)展方向主要是構(gòu)建結(jié)構(gòu)高度有序的石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu),表面均勻分布孔徑均一的納米孔,各層緊密接觸以提高正負(fù)極材料的容量、功率以及循環(huán)壽命。

半導(dǎo)體

石墨烯的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能遠(yuǎn)超硅和其他傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料,隨著集成電路制造技術(shù)的不斷改進(jìn),由硅制成的晶體管大小正接近極限(15nm甚至10nm以下),而石墨烯有望取代硅成為新一代電子元器件材料。目前石墨烯薄膜應(yīng)用在半導(dǎo)體信息產(chǎn)業(yè)最大的問(wèn)題是,大面積的石墨烯薄膜是零禁帶材料,以此作為溝道的晶體管很難被關(guān)斷,石墨烯晶體管獲得較高的開(kāi)關(guān)比率一直難以實(shí)現(xiàn)。

未來(lái),石墨烯的破題方向主要是研發(fā)通過(guò)摻雜取代晶格結(jié)構(gòu)中的碳原子、構(gòu)建多維納米結(jié)構(gòu)或形成異質(zhì)結(jié)等方法,克服零禁帶問(wèn)題,以實(shí)現(xiàn)高的開(kāi)關(guān)比。


石墨烯產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用挑戰(zhàn)

雖然石墨烯產(chǎn)業(yè)已經(jīng)取得了令人驚嘆的成果,但是,從石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的階段來(lái)看,仍處于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化“前夜”,整體上還存在著亟待解決的一些問(wèn)題:

關(guān)鍵技術(shù)有待突破

經(jīng)過(guò)多年的自主研發(fā),石墨烯的規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)、工藝裝備和產(chǎn)品質(zhì)量均取得重大突破,但是石墨烯規(guī)?;a(chǎn)技術(shù)成熟度依然較低,普遍存在不同批次石墨烯產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、性質(zhì)差異性大的問(wèn)題。

石墨烯粉體方面,目前商業(yè)化的石墨烯產(chǎn)品普遍存在尺寸和層數(shù)不均勻、單層石墨烯含量低、比表面積遠(yuǎn)低于理論值、沒(méi)有分級(jí)、成本高等問(wèn)題,無(wú)法真正體現(xiàn)石墨烯的各種優(yōu)異性能;結(jié)構(gòu)完整的石墨烯表面不含有任何基團(tuán),與其他介質(zhì)的相互作用較弱,很難分散于溶劑中,更難與其他有機(jī)或無(wú)機(jī)材料均勻地復(fù)合。

石墨烯薄膜方面,現(xiàn)有產(chǎn)品存在無(wú)法避免的因生長(zhǎng)過(guò)程導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)缺陷和因轉(zhuǎn)移過(guò)程導(dǎo)致的表面污染,普遍電阻較高,無(wú)法應(yīng)用在本應(yīng)適合匹配其優(yōu)異電學(xué)性能的領(lǐng)域。

從前瞻技術(shù)來(lái)看,我國(guó)的石墨烯技術(shù)專(zhuān)利多數(shù)為本土專(zhuān)利申請(qǐng),國(guó)外專(zhuān)利技術(shù)布局相對(duì)薄弱,極少數(shù)能被國(guó)外專(zhuān)利引用,專(zhuān)利質(zhì)量總體不高,缺乏基礎(chǔ)核心專(zhuān)利。

在電子信息、生物醫(yī)藥、節(jié)能環(huán)保等戰(zhàn)略高技術(shù)領(lǐng)域方面,基本上已經(jīng)被美、歐、韓、日所壟斷。特別是我國(guó)石墨烯企業(yè)基本上以小微企業(yè)和初創(chuàng)企業(yè)為主,資金投入?yún)T乏、研發(fā)實(shí)力薄弱、市場(chǎng)開(kāi)拓能力不強(qiáng),在破解石墨烯技術(shù)瓶頸、推進(jìn)石墨烯材料應(yīng)用、擴(kuò)大石墨烯產(chǎn)業(yè)規(guī)模方面捉襟見(jiàn)肘。如果沒(méi)有良好的技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)和成果轉(zhuǎn)移擴(kuò)散機(jī)制,必將導(dǎo)致長(zhǎng)期發(fā)展乏力。

應(yīng)用市場(chǎng)有待拓展

石墨烯從發(fā)現(xiàn)至今僅有10多年時(shí)間,是一種比較“年輕”的材料。從應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看,石墨烯主要是實(shí)現(xiàn)了初步應(yīng)用,大多數(shù)產(chǎn)品屬于利用石墨烯與原有材料相結(jié)合提升產(chǎn)品性能,技術(shù)門(mén)檻相對(duì)來(lái)說(shuō)比較低,同質(zhì)化情況比較嚴(yán)重。石墨烯下游應(yīng)用產(chǎn)品雖然已經(jīng)初步產(chǎn)業(yè)化,但是真正意義上的“殺手級(jí)”應(yīng)用仍未誕生。我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)的專(zhuān)利雖然眾多,但是超過(guò)四分之三的專(zhuān)利來(lái)自于學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu),企業(yè)在石墨烯研發(fā)方面的參與度還有待進(jìn)一步提高,高價(jià)值專(zhuān)利不多,技術(shù)與市場(chǎng)之間的供需還不匹配,技術(shù)研發(fā)、轉(zhuǎn)移擴(kuò)散和首次商業(yè)化鏈條還有待打通。

標(biāo)準(zhǔn)體系有待建設(shè)

石墨烯標(biāo)準(zhǔn)體系方面,目前石墨烯及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)日益成為資本市場(chǎng)中炙手可熱的概念,但是缺少石墨烯材料分類(lèi)、術(shù)語(yǔ)、檢測(cè)方法等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),以及石墨烯產(chǎn)品的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),致使市場(chǎng)上石墨烯相關(guān)產(chǎn)品魚(yú)目混珠,產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊的現(xiàn)象非常嚴(yán)重。很多企業(yè)根本不具備石墨烯規(guī)?;纳a(chǎn)能力,借助石墨烯概念過(guò)度炒作,嚴(yán)重影響了石墨烯產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展,因此我國(guó)亟待建立石墨烯標(biāo)準(zhǔn)體系,規(guī)范石墨烯行業(yè)發(fā)展。

未來(lái),石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面:

一是大力加強(qiáng)石墨烯創(chuàng)新能力和創(chuàng)新體系建設(shè),重點(diǎn)培養(yǎng)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新人才,借助各地石墨烯創(chuàng)新中心及石墨烯研究院的平臺(tái),進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)和攻克共性關(guān)鍵技術(shù),將面向應(yīng)用的石墨烯材料穩(wěn)定制備、分散技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)列入重大攻關(guān)項(xiàng)目,支持石墨烯上下游企業(yè)、科研單位等聯(lián)合攻關(guān),根據(jù)本地石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),選擇重點(diǎn)應(yīng)用突破,尤其在芯片、微電子等高端應(yīng)用領(lǐng)域。

二是積極推動(dòng)下游應(yīng)用技術(shù)突破,根據(jù)石墨烯材料的應(yīng)用難度、下游可承受能力、潛在應(yīng)用規(guī)模、本地優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)等因素,選擇一批產(chǎn)業(yè)化前景好、技術(shù)較為成熟、量大面廣的石墨烯產(chǎn)品開(kāi)展下游應(yīng)用對(duì)接,形成應(yīng)用示范。

三是聯(lián)合優(yōu)勢(shì)企業(yè)、科研院所等,根據(jù)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及下游應(yīng)用情況,選擇一批較為成熟的石墨烯及其應(yīng)用產(chǎn)品,從產(chǎn)品定義、性能、石墨烯存在形式及用量等多方面制定一批國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),完善石墨烯標(biāo)準(zhǔn)體系。研究制定石墨烯行業(yè)規(guī)范,從產(chǎn)業(yè)布局、生產(chǎn)工藝與裝備、清潔生產(chǎn)、質(zhì)量管理等方面對(duì)石墨烯行業(yè)提出準(zhǔn)入門(mén)檻,防止低水平重復(fù)建設(shè),加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)。

四是設(shè)立石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金,采用政策性支持與社會(huì)資本共同參與的模式,支持關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。


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