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行业动态
石墨烯产业:到了该回归理性的时候
发布时间:2017/6/20

转自2017-06-20| 作者: 王琼杰 | 来源: 中国矿业报 |

    如果说20世纪是硅(Si)的世纪,那21世纪将是碳(C)的世纪。

  石墨烯作为一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜,因具有非常良好的抗拉强度及透光、导电和导热性能,被誉为新世纪的“材料之王”,也成为了全球关注的焦点。

  最近几年来,石墨烯概念在全球受到广泛追捧,国内对石墨烯的热度也是“水涨船高”、持续不减,有关石墨烯的研讨会、论证会更是接二连三,一个月竟然有七八场。在这场石墨烯的热潮中,一些地方走上了另一个极端,把石墨烯视为拉动经济发展的“神丹妙药”,到了非理性的狂热地步。

  在最近于西安召开的2017中国国际石墨大会上,与会的业内专家对当前国内石墨烯过热现象表示出了担忧,并专门就石墨资源与石墨烯二者的关系进行了专题研讨。

  “一些地方把石墨烯与石墨资源混为一谈,只要当地发现了石墨资源,就打出石墨烯的概念,而且各地依托石墨资源规划的石墨烯产业园千篇一律,同质化非常严重。”中国非金属矿工业协会石墨专业委员会秘书长向琦忧心忡忡地说,“目前,石墨烯产业炒作成分过多,地方盲动性较大,是到了该回归理性的时候了。”

  石墨烯缘何受热捧

  石墨烯作为一种新型材料,其出现已有10多个年头了。

  2004年,来自曼彻斯特大学的Andre Geim和Konstantin Novoselov首次成功分离出稳定的石墨烯,而他们分离的方法也极为简单,把天然石墨薄片粘在胶带上,把有粘性的一面对折,再把胶带撕开, 这样石墨薄片就被一分为二。 通过不断地重复这个过程,片状石墨越来越薄,最终就可以得到一定数量的石墨烯。2010年,石墨烯发明者获诺贝尔物理学奖。

  “石墨烯是天然石墨深加工产品之一,由于石墨烯的特性优于石墨,故石墨烯具有‘新材料之王’美称。”中国非金属矿工业协会石墨专业委员会副秘书长、 石墨邦(北京)互动科技有限公司CEO刘荣华介绍,石墨是由多层具有六角网状平面的石墨烯构成,其层间是结合力较弱的分子间力。利用化学或者电化学的办法可以使得其它异类原子、分子或者分子团插入到石墨层间,成为石墨层间化合物。这类化合物又可以在外力作用下脱插出来,使得石墨分离成多层或者单层石墨烯。

  “举个比喻,石墨就好比一本书,抽出里面的单张纸出来就是石墨烯。石墨烯的结构特点决定了石墨烯具有薄且坚硬,透光度好,导热性强,导电率高,结构稳定,电子迁移速度快等特性。”刘荣华说。

  也正是基于石墨烯上述特殊的性能,近几年来,中国石墨烯产业发展也较快。据有关数据显示,2015年全国石墨烯市场规模约610万美元,同比增长超过336%。初步统计2016年已经突破2000万美元。

  但是,由于技术进步和成本下降速度不够快等原因,目前中国的石墨烯行业还没有出现大规模产业化,尚属于“吆喝者众多跟进者云集而商业化、产业化迟缓”阶段。

  尽管如此,许多地方乃至业内一些专家仍对石墨烯抱有很大的期望。一些地方对石墨烯产业趋之若鹜,发展起来更是不计成本,四处请专家研讨论证搞规划,忙着跑马圈地建产业园。

  中关村石墨烯产业联盟理事长、中科院院士刘忠范清醒地表示:“石墨烯是实体产业,并不是互联网,不是简单地一忽悠就上去能赚很多钱。但是,未来的石墨烯一定前景广阔,是一块大蛋糕,只要我们坚定信心,坚持不懈把这个行业做起来,就一定能获得成功。”

  石墨资源不等同于石墨烯

  石墨烯来源于石墨资源,是石墨资源的高科技产品之一。也正缘于此,许多地方简单把石墨资源等同于石墨烯,认为当地有石墨资源,就能发展石墨烯产业。所以,近几年来,凡是发现石墨资源的地方,开始一哄而上规划发展石墨烯产业。

  “利用石墨资源可开发的产品很多,企业应因地制宜,围绕市场开发多品种、高值化的产品。但如果都把目光盯在石墨烯这个‘独木桥’上,很可能会得不偿失,使石墨烯这个新兴产业沦落为下一个光伏产业。”向琦说。

  “石墨烯是通过天然石墨发明的,两者之间存在一定的关系,但不能简单地混为一谈。”刘荣华表示,石墨资源在我国储量丰富,产量占了世界70%左右。近年来,部分地区陆陆续续发现了石墨资源,计划打造石墨烯产业园。石墨烯分为两种,石墨烯薄膜和石墨烯粉体。而石墨烯薄膜通过CVD法制备,其原料不是天然石墨,且产业化还需一定的时间。

  “石墨资源是战略性矿产资源,石墨烯是战略性新兴材料。”刘荣华介绍,去年底,晶质石墨列被为国家战略性矿产资源,在资源配置、财政投入、重大项目、矿业用地等方面加强引导和差别化管理,提高资源安全供应能力和开发利用水平。从某种意义上来讲,石墨资源是“上帝”赐予的,体现的是原料的角色,应用于冶金、耐火、铸造、摩擦、密封及锂电池等行业。《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》将石墨烯纳入其中,石墨烯新材料具有技术高度密集,研究与开发投入高,产品的附加值高,生产与市场的国际性强,以及应用范围广,发展前景好等特点。

  就当前发展情况而言,石墨资源的开发和利用在国内已经是成熟的产业,而石墨烯产业目前没有形成规模。尤其是晶质石墨产业,平均每年70万吨晶质石墨产量。黑龙江鸡西、萝北,内蒙古兴和县及青岛南墅、平度等是我国重要晶质石墨主产区,已经形成了采选、提纯、深加工等完整的石墨产业链,为当地的经济发展做出一定的贡献。

  而石墨烯发明者在2010年荣获诺贝尔物理学奖后,石墨烯从此走入大众的视野,在全球范围里掀起了石墨烯制备和应用的研究热潮。我国在石墨烯领域的研究起步与发达国家相比较晚,但在近些年的努力下,在石墨烯产业化及应用领域处于世界领先水平。截至2016年底,我国石墨烯应用在新能源、大健康、节能环保、复合材料等领域有所突破,部分石墨烯企业开始有利润。

  “但是,目前国内的石墨烯产业以小型、初创型石墨烯企业占比较多,中型、大型企业数量相对较少。尽管如今石墨烯科研很火热,但反观产品市场,真正打通商业化应用的产品并不多。因此,在石墨资源地区,建议重点发展石墨深加工产品,如高纯石墨、可膨胀石墨、球形石墨、负极材料等,为当地带来收入和税收。而石墨烯在短时间内是很难形成规模的。”刘荣华坦承。

  石墨资源与石墨烯在属性上也有明显的差别。石墨资源具有资产属性,而石墨烯则是技术和资本密集型产业。近几年,石墨行业发生多起并购重组案例,尤其是上市公司收购石墨矿产资源,估值翻了好几倍,最高的达到18倍。从这点来看,石墨资源是一项资产,具有增值空间。尤其是动力电池的快速发展,对石墨的需求飞速增加,从而提高石墨资源的估值。

  而石墨烯是技术密集型行业,对于人才的要求比较高。同时,石墨烯还是资本密集型行业,在石墨烯的制备研发,尤其是应用研发,需要大量资金投入。比如,国内石墨烯发展比较快的江苏常州和无锡,当地出台一些政策来吸引国内外高端人才,财政上拿出不少资金来支持石墨烯企业。

  “在石墨资源地区,鼓励引进具有实力的企业进行整合,避免资源浪费、无序竞争,提高行业集中度。只有大企业才有动力投入资金从事石墨深加工研究,挖掘石墨高附加值产品。石墨烯在经济发达地区发展具有优势,因为经济发达地区可以聚集高端人才,而且当地政府也有财力投入支持石墨烯的研发。”刘荣华建议说。

  石墨烯虚火当早降

  理想很丰满,现实很骨感。事实上,当前国内石墨烯虚火过旺现象已引起了业内人士的担忧。

  “石墨烯产业目前尽管仍处于基础研究阶段,距产业化还有相当长的距离,但现在炒作得却十分厉害,这样下去将对这个新兴产业的后续发展造成致命的障碍和伤害。”向琦表示。

  据了解,中国目前从事石墨烯研发、生产和应用的相关企业数量超过了400家,约占全球石墨烯从业企业总量的3/4。但是从企业规模上看,目前国内从事石墨烯生产的企业80%以上为中小型企业,年销售额多数在百万元级别。值得警惕的是,国内石墨烯生产企业的总体盈利能力很弱,一些宣称具备百吨年产能的生产企业,其产值和盈利能力远远没有达到预期,多数企业处于亏损状态。

  特别值得注意的是,当前一些企业和机构处于通过资本炒作获得收益的心理,一味夸大石墨烯行业的产能和产值,造成市场盲目跟风。而一些地方也推波助澜,不管是否具备条件,都急于上马建设石墨烯产业园区。据初步统计,目前全国有将近20个石墨烯产业园已经建成或正在建设之中,但其定位和功能性都相差无几,未来必定会出现严重的同质化竞争,低价格局将导致企业盈利能力下降,不利于行业的持续发展。

  发展石墨烯,离不开真金白银,需要大量的资金来做后盾。加拿大Grafoid公司中国区负责人钟仁宏指出,石墨烯必须有大量的投资才行,因为石墨烯的应用方向非常多,不可能每一家企业都去研究所有的方向,这需要整合和集合各个方面的优势来做这个事情。

  石墨烯的发展因当前技术的制约,还存在环保问题。河北高碑店市泰隆丰博石墨烯加工有限公司首席科学家贾维民说,石墨烯如果是用化学氧化法来做,1吨石墨烯的分料将产生20吨废酸,里面还夹杂重金属,这样的情况下在我国环保法里面几乎没有发展的余地,任何地方政府都没有办法支持它。

  “石墨资源与石墨烯有一定关联,但不完全等同。石墨资源的产业链其实非常大,有非常大的发展空间。如果把石墨资源的产业链与石墨烯整合起来,才能更利用石墨烯的发展。”刘忠范表示。

  “在现阶段,需要对石墨资源进行深加工,发展新材料,但不该都盯住石墨烯上。”清华大学教授沈万慈说,利用天然石墨研发动力型锂离子电池和天然石墨负极材料,也是一个重要的发展方向。锂离子电池在我们常用的新能源里面占了很大的比例,也是一个正在发展的新的产业,在今后一个相当长的时间里面,锂离子电池在新能源的二次电池里面,仍将占据主体地位。

  石墨烯产业作为战略性新兴产业的新贵,要促进其健康发展,必须要顶层设计,做好产业发展规划。然而,遗憾的是,时至今日,中国在石墨烯领域尚没有国家层面的宏观规划,呈现出了“下热上冷”局面,地方政府及企业积极性普遍高涨,而国家层面却调控规划不够,在一定程度上也诱发了石墨烯产业虚火过旺。

  “我国的石墨烯产业已经起步,但产业链还很脆弱,存在‘原材料开采无序、高端应用技术研发薄弱、产业秩序紊乱和企业融资困难’等诸多问题和风险,影响了产业的后续健康发展。”业内人士建议,目前,我国的石墨烯产业应先做好上游原材料的开发部署、石墨烯加工和应用领域的市场引导、石墨烯技术研发三方面的规划,优化产业政策设计,突破产业制约瓶颈,着重打破市场规模小、高端人才短缺和发展资金不足的问题,着力构建良好的市场发展秩序环境,以推动中国石墨烯产业可持续发展。

 

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