在過去的幾年里，石墨烯產(chǎn)業(yè)熱衷于使用一些先知慣用的詞句來闡述整個產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展趨勢，它們認(rèn)為石墨烯正在創(chuàng)造一個前所未有的產(chǎn)業(yè)新革命和新生態(tài)。
石墨烯作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強的一種新型納米材料，被稱為“黑金”，是“新材料之王”。但現(xiàn)實是，當(dāng)前國內(nèi)對石墨烯材料的應(yīng)用，還僅僅停留在對已有材料的改進方面，顛覆性的創(chuàng)新應(yīng)用尚待開發(fā)。
正如江南石墨烯研究院副院長董國材所言，石墨烯的應(yīng)用開發(fā)將是未來發(fā)展的主要方向，而這也需要資金、人才、技術(shù)等各方面的配合，不可能一朝一夕完成。
石墨烯所具有的獨特機械和電子性能，不僅可用于顯示屏、電路，覆蓋新能源產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域，同時在防腐涂料、功能紡織品、橡膠制品、顯示器件等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用空間。然而，眾多企業(yè)頻繁地石墨烯產(chǎn)品發(fā)布會、一些天馬行空的應(yīng)用口號也讓石墨烯極具爭議。
石墨烯的顛與覆聚焦在了關(guān)鍵的應(yīng)用“棋局”。
石墨烯樂園
2016年12月，華為中央研究院瓦特實驗室在第57屆日本電池大會上宣布在鋰離子電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大研究突破，推出業(yè)界首個高溫長壽命石墨烯助力的鋰離子電池。實驗結(jié)果顯示，以石墨烯為基礎(chǔ)的新型耐高溫技術(shù)可以將鋰離子電池上限使用溫度提高10℃，使用壽命是普通鋰離子電池的2倍。
華為瓦特實驗室首席科學(xué)家李陽興博士指出，石墨烯助力的高溫鋰離子電池技術(shù)突破主要來自三個方面：在電解液中加入特殊添加劑，除去痕量水，避免電解液的高溫分解;電池正極選用改性的大單晶三元材料，提高材料的熱穩(wěn)定性;同時，采用新型材料石墨烯，可實現(xiàn)鋰離子電池與環(huán)境間的高效散熱。
在這其中石墨烯起到的作用是“高效散熱，而非電池的正極或負(fù)極材料”。此“石墨烯基電池”非“石墨烯電池”，但絲毫不影響人們對華為在石墨烯領(lǐng)域取得突破的期待。
就在去年，華為能源宣布與英國曼徹斯特大學(xué)深度合作，共同研究石墨烯。此石墨烯鋰電池就是華為能源近兩年的研發(fā)成果。在去年的第 56 屆日本電池大會上，華為就已經(jīng)展出了其鋰電池快充技術(shù)，僅用 5 分鐘，就將一塊 3000 毫安的電池充到了 48% 的電量，其效果比高通的 Quick Charge 技術(shù)和 OPPO的 VOOC 閃充技術(shù)無疑更加振奮人心。
石墨烯是目前世界上最薄最堅硬的材料，并具備超強的導(dǎo)電性，結(jié)構(gòu)也相當(dāng)穩(wěn)定。是2004年由英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫發(fā)現(xiàn)的一種碳的同素異形體它有著“黑金”、“新材料之王”等美譽，被科學(xué)家預(yù)言將“徹底改變21世紀(jì)”。
2014年，華為總裁任正非在接受媒體采訪時聲稱，未來10至20年內(nèi)會爆發(fā)一場技術(shù)革命，“我認(rèn)為這個時代將來最大的顛覆，是石墨烯時代顛覆硅時代”。
中國石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，目前全球石墨烯年產(chǎn)能達到百噸級，未來五年到十年將達到千噸級。預(yù)計到2020年，全球石墨烯市場規(guī)模將超1000億元。
目前，全球已有80多個國家投入石墨烯材料的研發(fā)，美、英、韓、日、歐等將石墨烯研究提升至戰(zhàn)略高度，期待它帶來巨大市場價值。在國內(nèi)，也有眾多企業(yè)紛紛涉足石墨烯的研發(fā)及應(yīng)用。
筆者根據(jù)上市公司公告等公開數(shù)據(jù)統(tǒng)計，目前已經(jīng)有超過30家上市公司投資了石墨烯。
“燒錢”大戰(zhàn)
日前，工信部、發(fā)改委、科技部、財政部近期聯(lián)合印發(fā)《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》，明確提出大力發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)。多數(shù)市場機構(gòu)預(yù)測，一旦石墨烯的制備技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)實現(xiàn)突破，其潛在市場巨大，將給多個行業(yè)帶來顛覆性的改變，相關(guān)市場規(guī)模有望快速增長。
指南明確提出，突破石墨烯材料規(guī)模化制備和微納結(jié)構(gòu)測量表征等共性關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)大型石墨烯薄膜制備設(shè)備及石墨烯材料專用計量、檢測儀器，實現(xiàn)對石墨烯層數(shù)、尺寸等關(guān)鍵參數(shù)的有效控制。圍繞防腐涂料、復(fù)合材料、觸摸屏等應(yīng)用領(lǐng)域，重點發(fā)展利用石墨烯改性的儲能器件、功能涂料、改性橡膠、熱工產(chǎn)品以及特種功能產(chǎn)品，基于石墨烯材料的傳感器、觸控器件、電子元器件等，構(gòu)建若干石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈，形成一批產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。
相關(guān)政策的鼓勵業(yè)讓石墨烯產(chǎn)業(yè)的相關(guān)企業(yè)“春風(fēng)得意馬蹄疾”。據(jù)新材料在線查閱相關(guān)上市公司公告，華麗家族、德爾未來、中國寶安、中泰化學(xué)等上市公司，近年來紛紛通過收購或投資等形式進軍石墨烯產(chǎn)業(yè)。
2016年3月8日晚間東旭光電公告稱，公司以800萬元價格收購上海碳源匯谷股東郭守武、馬圣杰、吳海霞三方所持目標(biāo)公司124.77萬元出資額，同時向碳源匯谷公司增資6545.45萬元，并購項目總對價7345.45萬元。操作完成后，東旭光電將持有碳源匯谷50.5%的股權(quán)，公司將擁有除“旭碳新材”之外的另一家石墨烯產(chǎn)業(yè)化平臺公司。
談及此次收購，東旭光電董秘龔昕表示，公司通過自有資金完成對上海碳源匯谷的收購，可進一步提升公司石墨烯技術(shù)水平，加速實現(xiàn)低成本高品質(zhì)石墨烯制備，大大提高公司石墨烯業(yè)務(wù)的發(fā)展速度，提升公司盈利能力。
同年5月15日，道氏技術(shù)發(fā)布公告稱，為拓展公司業(yè)務(wù)范圍，促進持續(xù)競爭力的提升，公司擬以自籌資金人民幣6000 萬元向青島昊鑫新能源科技有限公司增資，增資完成后，公司將擁有昊鑫新能源的20%股權(quán)。
據(jù)了解，昊鑫新能源的主要產(chǎn)品為針對動力鋰離子電池用的石墨烯導(dǎo)電劑、碳納米管導(dǎo)電劑和石墨負(fù)極產(chǎn)品。
2016年10月10日，華西能源發(fā)布公告，擬以現(xiàn)金13.5億元收購恒力盛泰(廈門)石墨烯科技有限公司15%的股權(quán)。恒力盛泰為從事石墨烯產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)及銷售的高科技企業(yè)，系全球量產(chǎn)單層石墨烯的領(lǐng)先企業(yè)，擁有100噸單層石墨烯生產(chǎn)線，且具備相應(yīng)的生產(chǎn)能力。
此外，尚有德爾未來、烯碳新材、正泰電器、杭電股份等上市公司在2016年均在石墨烯領(lǐng)域有并購或投資。
同時，據(jù)新材料在線統(tǒng)計，目前掛牌新三板的企業(yè)中，主營業(yè)務(wù)與石墨烯相關(guān)的企業(yè)達到20家，其中一半企業(yè)獲得融資。
石墨烯領(lǐng)域的投資大戰(zhàn)一觸即發(fā)。
應(yīng)用新時代
市場咨詢機構(gòu)Marketsand Markets發(fā)布的2020年全球石墨烯市場趨勢和預(yù)測最新報告顯示，到2020年，全球石墨烯市場預(yù)計將達2.78億美元，2015-2020年期間，增長率達42.8%，亞太地區(qū)石墨烯市場預(yù)計將成為增長速度最快的地區(qū)。
中國科學(xué)院預(yù)計，到2024年前后，石墨烯器件可望替代CMOS(互補金屬氧化物半導(dǎo)體)器件，其應(yīng)用領(lǐng)域可擴展到包括納電子器件、光電化學(xué)電池、超輕型飛機材料、觸屏材料等方面，將為石墨烯的應(yīng)用提供更廣闊的市場。
石墨烯的應(yīng)用新時代正在加快到來。
“在目前的石墨烯研發(fā)基礎(chǔ)上，未來石墨烯產(chǎn)業(yè)將在三個領(lǐng)域有重大作為。第一種是類似碳纖維的石墨烯材料，將廣泛應(yīng)用于航空航天等高端裝備制造業(yè);第二種是類似于塑料的石墨烯材料，將廣泛應(yīng)用于人們的日常生活中，甚至可能在未來成為像塑料一樣普遍的材料;第三種是類似硅材料的石墨烯材料，將廣泛應(yīng)用于集成電路領(lǐng)域，有望大大加速集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，進而推進整個信息產(chǎn)業(yè)的再次產(chǎn)業(yè)革命。”中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授劉忠范認(rèn)為，石墨烯的技術(shù)研發(fā)一定是以未來的市場為導(dǎo)向，而不是僅僅滿足于當(dāng)下的市場。
“當(dāng)前石墨烯產(chǎn)業(yè)化的瓶頸主要有兩點，分別是低成本高品質(zhì)石墨烯原料的規(guī)模化生產(chǎn)和石墨烯的商業(yè)化應(yīng)用。”中科院山西煤炭化學(xué)研究所陳成猛教授認(rèn)為，目前石墨烯步入應(yīng)用集中期，要開始做減法，開始注重產(chǎn)業(yè)鏈上下游的互動。必須面向用戶進行二次開發(fā)，去解決分散和成型等共性技術(shù)難題，讓石墨烯更接地氣。最終交給用戶的，不僅是高品質(zhì)的材料，還有配套的應(yīng)用解決方案。
在2014-2016年間，國內(nèi)企業(yè)相繼推出了石墨烯內(nèi)衣褲、U形枕、輪胎、涂料、加熱片、移動電源、保健用品等產(chǎn)品，多將石墨烯粉體添加至各類產(chǎn)品中改善性能，應(yīng)用領(lǐng)域極廣。
作為一種材料的添加劑，成為目前石墨烯應(yīng)用的一個突破點。
“將石墨烯作為添加劑應(yīng)用在企業(yè)已有產(chǎn)品中，用以改良和提升產(chǎn)品性能，相較于為新產(chǎn)品開拓新市場，這一辦法顯然更具優(yōu)勢。”董國材表示，石墨烯作為添加劑如今已有不少成功案例出現(xiàn)，如在LED燈中添加石墨烯散熱圖層的石墨烯LED燈泡、石墨烯暖墻、石墨烯地板和石墨烯防腐涂料等等。
常州第六元素材料科技股份有限公司(下稱“第六元素”)董事長，江南石墨烯研究院副院長，江蘇省石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長瞿研博士在接受筆者專訪時也表示，目前國內(nèi)高端基礎(chǔ)原材料基本從國外進口，我們原先的材料沒法跟別人競爭，而通過添加石墨烯之后就可以極大提升原有材料性能，實現(xiàn)彎道超車，加快追趕腳步。
2016年10月10日，華西能源發(fā)布公告，擬以現(xiàn)金13.5億元收購恒力盛泰(廈門)石墨烯科技有限公司15%的股權(quán)。恒力盛泰為從事石墨烯產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)及銷售的高科技企業(yè)，系全球量產(chǎn)單層石墨烯的領(lǐng)先企業(yè)，擁有100噸單層石墨烯生產(chǎn)線，且具備相應(yīng)的生產(chǎn)能力。
此外，尚有德爾未來、烯碳新材、正泰電器、杭電股份等上市公司在2016年均在石墨烯領(lǐng)域有并購或投資。
同時，據(jù)新材料在線統(tǒng)計，目前掛牌新三板的企業(yè)中，主營業(yè)務(wù)與石墨烯相關(guān)的企業(yè)達到20家，其中一半企業(yè)獲得融資。
石墨烯領(lǐng)域的投資大戰(zhàn)一觸即發(fā)。
應(yīng)用新時代
市場咨詢機構(gòu)Marketsand Markets發(fā)布的2020年全球石墨烯市場趨勢和預(yù)測最新報告顯示，到2020年，全球石墨烯市場預(yù)計將達2.78億美元，2015-2020年期間，增長率達42.8%，亞太地區(qū)石墨烯市場預(yù)計將成為增長速度最快的地區(qū)。
中國科學(xué)院預(yù)計，到2024年前后，石墨烯器件可望替代CMOS(互補金屬氧化物半導(dǎo)體)器件，其應(yīng)用領(lǐng)域可擴展到包括納電子器件、光電化學(xué)電池、超輕型飛機材料、觸屏材料等方面，將為石墨烯的應(yīng)用提供更廣闊的市場。
石墨烯的應(yīng)用新時代正在加快到來。
“在目前的石墨烯研發(fā)基礎(chǔ)上，未來石墨烯產(chǎn)業(yè)將在三個領(lǐng)域有重大作為。第一種是類似碳纖維的石墨烯材料，將廣泛應(yīng)用于航空航天等高端裝備制造業(yè);第二種是類似于塑料的石墨烯材料，將廣泛應(yīng)用于人們的日常生活中，甚至可能在未來成為像塑料一樣普遍的材料;第三種是類似硅材料的石墨烯材料，將廣泛應(yīng)用于集成電路領(lǐng)域，有望大大加速集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，進而推進整個信息產(chǎn)業(yè)的再次產(chǎn)業(yè)革命。”中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授劉忠范認(rèn)為，石墨烯的技術(shù)研發(fā)一定是以未來的市場為導(dǎo)向，而不是僅僅滿足于當(dāng)下的市場。
“當(dāng)前石墨烯產(chǎn)業(yè)化的瓶頸主要有兩點，分別是低成本高品質(zhì)石墨烯原料的規(guī)模化生產(chǎn)和石墨烯的商業(yè)化應(yīng)用。”中科院山西煤炭化學(xué)研究所陳成猛教授認(rèn)為，目前石墨烯步入應(yīng)用集中期，要開始做減法，開始注重產(chǎn)業(yè)鏈上下游的互動。必須面向用戶進行二次開發(fā)，去解決分散和成型等共性技術(shù)難題，讓石墨烯更接地氣。最終交給用戶的，不僅是高品質(zhì)的材料，還有配套的應(yīng)用解決方案。
在2014-2016年間，國內(nèi)企業(yè)相繼推出了石墨烯內(nèi)衣褲、U形枕、輪胎、涂料、加熱片、移動電源、保健用品等產(chǎn)品，多將石墨烯粉體添加至各類產(chǎn)品中改善性能，應(yīng)用領(lǐng)域極廣。
作為一種材料的添加劑，成為目前石墨烯應(yīng)用的一個突破點。
“將石墨烯作為添加劑應(yīng)用在企業(yè)已有產(chǎn)品中，用以改良和提升產(chǎn)品性能，相較于為新產(chǎn)品開拓新市場，這一辦法顯然更具優(yōu)勢。”董國材表示，石墨烯作為添加劑如今已有不少成功案例出現(xiàn)，如在LED燈中添加石墨烯散熱圖層的石墨烯LED燈泡、石墨烯暖墻、石墨烯地板和石墨烯防腐涂料等等。
常州第六元素材料科技股份有限公司(下稱“第六元素”)董事長，江南石墨烯研究院副院長，江蘇省石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長瞿研博士在接受筆者專訪時也表示，目前國內(nèi)高端基礎(chǔ)原材料基本從國外進口，我們原先的材料沒法跟別人競爭，而通過添加石墨烯之后就可以極大提升原有材料性能，實現(xiàn)彎道超車，加快追趕腳步。
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