未來中國石墨烯行業(yè)3000億市場規(guī)模
石墨烯作為新材料產(chǎn)業(yè)的先導(dǎo)，在帶動傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，培育新興產(chǎn)業(yè)增長點，推動大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的作用越來越顯著。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截止至2017年，中國石墨烯產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到70億元，較2015年增長了10倍還多，2018年中國石墨烯市場規(guī)模有望達(dá)到280億元，未來五年年均復(fù)合增長率約為70.48%，發(fā)展勢頭十分迅猛。預(yù)測2019年中國石墨烯市場規(guī)模將達(dá)560億元。2020年中國石墨烯行業(yè)市場規(guī)模將突破千億元。未來五年(2019-2023)年均復(fù)合增長率約為56.39%，預(yù)測在2023年中國石墨烯市場規(guī)模將突破3000億元，達(dá)到3350億元左右。
具體來看，目前在石墨烯產(chǎn)業(yè)中，涉及應(yīng)用方面的企業(yè)最多，占比近四成。其次為研發(fā)領(lǐng)域，占比19%。技術(shù)服務(wù)、制備領(lǐng)域的企業(yè)數(shù)量各占14%。
雖然目前石墨烯企業(yè)數(shù)量增長快速，涉及的產(chǎn)業(yè)鏈多個方面，但整體的經(jīng)營規(guī)模較小，中小型、初創(chuàng)型企業(yè)占比較大，中型、大型企業(yè)相對較少，相較于龐大的前景市場仍有很大的發(fā)展空間。
目前，石墨烯雖然已經(jīng)走出了實驗室，但是大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用仍然面臨著很多制約因素，主要包括技術(shù)、市場、成本三大制約瓶頸。
首先是技術(shù)問題。包括制備、分散、應(yīng)用和環(huán)保等關(guān)鍵技術(shù)和裝備都尚未突破。雖然目前石墨烯制備技術(shù)已經(jīng)有20多種，但規(guī)模化、低成本、高品質(zhì)和大尺寸的宏量制備技術(shù)尚未取得實質(zhì)性突破，難以滿足工業(yè)化量產(chǎn)的需求。材料的分散技術(shù)，以及與下游工藝、工程化應(yīng)用相結(jié)合的技術(shù)等都還制約著產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
其次是市場問題。雖然目前各種應(yīng)用產(chǎn)品層出不窮、百花齊放，但是缺乏真正的高品質(zhì)、高附加值和體現(xiàn)石墨烯獨特性能的殺手锏級產(chǎn)品，絕大多數(shù)是對傳統(tǒng)材料進(jìn)行改性或者努力替代已經(jīng)成熟的材料，經(jīng)過改性后的材料性能提升并不明顯，或者石墨烯并不是非添加不可，個別甚至在添加之后出現(xiàn)不良后果，難以得到市場認(rèn)可。一些研究機(jī)構(gòu)或企業(yè)號稱取得了突破進(jìn)展，但也只不是做出了樣品或?qū)嶒炇耶a(chǎn)品，根本沒有形成商品。目前大多數(shù)石墨烯生產(chǎn)企業(yè)還主要是給科研機(jī)構(gòu)或下游應(yīng)用企業(yè)提供石墨烯試用品。如果下游應(yīng)用市場沒有激活，石墨烯就很難產(chǎn)業(yè)化。
最后是成本問題。目前大多數(shù)企業(yè)尚處于小批量生產(chǎn)的探索階段，還不能形成穩(wěn)定的規(guī)模化生產(chǎn)能力，沒有資金的回籠；且企業(yè)前期的研發(fā)投入資金量大、周期長，應(yīng)用市場沒有打開，所以不論是材料本身，還是應(yīng)用產(chǎn)品的成本都很高，這都阻礙了石墨烯進(jìn)一步走向市場。
2、關(guān)鍵技術(shù)有待突破
經(jīng)過多年的自主研發(fā)，石墨烯的生產(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)模化生產(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、沒有分級、成本高等問題，無法真正體現(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)品存在無法避免的因生長過程導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)缺陷和因轉(zhuǎn)移過程導(dǎo)致的表面污染，普遍電阻較高，無法應(yīng)用在本應(yīng)適合匹配其優(yōu)異電學(xué)性能的領(lǐng)域。
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)實力薄弱、市場開拓能力不強(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)模方面力度不足。如果沒有良好的技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)和成果轉(zhuǎn)移擴(kuò)散機(jī)制，必將導(dǎo)致長期發(fā)展乏力。
3、應(yīng)用市場有待拓展
石墨烯從發(fā)現(xiàn)至今僅有10多年時間，是一種比較“年輕”的材料。從應(yīng)用現(xiàn)狀來看，石墨烯主要是實現(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)門檻相對來說比較低，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”應(yīng)用仍然沒有誕生。我國石墨烯產(chǎn)業(yè)的專利雖然眾多，但多數(shù)為本土專利申請，國外專利技術(shù)布局相對薄弱，極少數(shù)能被國外專利引用，且超過四分之三的專利來自于學(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，高價值高質(zhì)量的核心專利不多，技術(shù)與市場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。
4、標(biāo)準(zhǔn)體系有待完善
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)日益成為資本市場中炙手可熱的概念。但是由于標(biāo)準(zhǔn)體系建立時間短，立項的標(biāo)準(zhǔn)較少，石墨烯材料分類、術(shù)語、檢測方法等方面的國家標(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)都比較缺乏。致使市場上石墨烯相關(guān)產(chǎn)品魚目混珠，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊的現(xiàn)象非常嚴(yán)重。很多企業(yè)實際根本不具備石墨烯規(guī)模化的生產(chǎn)能力，卻借助石墨烯概念過度炒作，嚴(yán)重影響了石墨烯產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。因此，我國亟待建立石墨烯標(biāo)準(zhǔn)體系，包括石墨烯資源、石墨烯應(yīng)用、環(huán)境保護(hù)、加工設(shè)備等不同方面的標(biāo)準(zhǔn)體系覆蓋，以早日規(guī)范和指導(dǎo)石墨烯行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。
中國石墨烯行業(yè)發(fā)展趨勢分析——國家及地方利好政策加速產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程
我國石墨烯的發(fā)展得到了國家和各級地方政府的大力扶持，自2012年起我國已經(jīng)累計出臺10多項石墨烯產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策，并且支持力度仍在不斷加大。
2016年8月，國務(wù)院出臺的《十三五國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》明確重點發(fā)展以石墨烯等為代表的先進(jìn)碳材料。2017年1月，工信部、發(fā)改委、科技部、財政部聯(lián)合發(fā)布了《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》，對石墨烯、超導(dǎo)材料等提出了任務(wù)要求，提出大力發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)。2017年4月，科技部發(fā)布《十三五材料領(lǐng)域科技創(chuàng)新》，明確指出了石墨烯碳材料技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域：單層薄層石墨烯粉體、高品質(zhì)大面積石墨烯薄膜工業(yè)制備技術(shù)，柔性電子器件大面積制備技術(shù)，石墨烯粉體高效分散、復(fù)核與應(yīng)用技術(shù)，高催化活性炭及材料應(yīng)用技術(shù)。
深圳、廣西、福建、四川、寧波、重慶、黑龍江、常州、無錫、寧波等地方政府均相繼出臺了針對石墨烯產(chǎn)業(yè)的專項政策、發(fā)展規(guī)劃，并明確了未來的產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)，廣西省還頒布了全國首個石墨烯系列地方標(biāo)準(zhǔn)以引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。隨著地方政府的積極介入，石墨烯產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初步形成政府、科研機(jī)構(gòu)、研發(fā)和應(yīng)用企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新的“官產(chǎn)學(xué)研”合作對接機(jī)制，良性發(fā)展態(tài)勢有助于石墨烯企業(yè)充分享受地方政策、稅收優(yōu)惠以及資金支持，未來產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有望加速。
2、性能優(yōu)良且應(yīng)用前景廣闊
石墨烯具有許多先進(jìn)材料所不及的優(yōu)良性能。目前世界上納米材料的堅硬程度均不及石墨烯，其強(qiáng)度為鋼材的200倍；石墨烯具有多孔結(jié)構(gòu)，比表面積為2630m2/g，可與活性炭相媲美；石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，其導(dǎo)熱率與碳納米管不相上下；石墨烯還具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，常溫下的載流子遷移率能夠達(dá)到硅的100倍，是目前世界上電阻最小的材料；石墨烯對光線的吸收率僅為2.3%，可以用來制造顯示器的屏幕等設(shè)備。
石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。傳感器領(lǐng)域，石墨烯在傳感器領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。石墨烯高反饋速度、極短的響應(yīng)時間等特點極大的提升了傳感器的各項性能，并能制作出功能不同的傳感器。
儲能和新型顯示領(lǐng)域，石墨烯之所以能夠作為透明導(dǎo)電的電極材料，是因為其擁有極好的透光性和導(dǎo)電性，其在柔性觸摸屏、光板、太陽能電池板等方面得到了較多的應(yīng)用。
半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，因為石墨烯有極好導(dǎo)電性，所以石墨烯有望代替硅。其極低的電阻率可以有效降低電路板中的電感現(xiàn)象，增強(qiáng)電子計算機(jī)的性能，減少耗電。
生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，石墨烯以及其衍生物在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域起到了重要的作用。石墨烯具有易于固定蛋白質(zhì)并保持其活性的特性，可以用來制作生物傳感器。石墨烯的批量化制備難題如果能夠得到有效解決，其在很多領(lǐng)域都將有更加廣闊的應(yīng)用及發(fā)展空間。
3、行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期
經(jīng)過近幾年的蓬勃發(fā)展，石墨烯產(chǎn)業(yè)正從導(dǎo)入期步入到成長期階段，我國石墨烯產(chǎn)業(yè)已經(jīng)從基礎(chǔ)材料研發(fā)向應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)方向轉(zhuǎn)變，目前國內(nèi)從事石墨烯應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)的企業(yè)眾多，從上市公司到初創(chuàng)企業(yè)紛紛涉足石墨烯領(lǐng)域；石墨烯制備技術(shù)，如氧化還原法和CVD漸成主流，目前石墨烯產(chǎn)品價格具備工業(yè)化使用的條件；
另外，石墨烯在復(fù)合材料等領(lǐng)域的應(yīng)用已日益成熟，市場增長快速，如手機(jī)觸摸屏、鋰離子電池、超級電容器以及增強(qiáng)塑料、防腐涂料、石墨烯溫控材料等復(fù)合材料領(lǐng)域；石墨烯屬于非標(biāo)產(chǎn)品，瞄準(zhǔn)高端應(yīng)用市場，需要滿足下游客戶定制化需求，與客戶關(guān)系密切，這也增加了市場的壁壘；近幾年來，圍繞石墨烯標(biāo)準(zhǔn)制定的工作也在緊鑼密鼓地進(jìn)行著，標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)出臺亦將對石墨烯產(chǎn)業(yè)的快速健康成長發(fā)揮有力促進(jìn)作用。
4、產(chǎn)業(yè)集群逐步擴(kuò)大
從產(chǎn)業(yè)集聚度來看，國內(nèi)目前的石墨烯公司大多分布在東部沿海一帶，尤其是長三角、珠三角、京津冀魯聚合區(qū)。其中，珠三角地區(qū)以深圳為核心，有著全國最好的石墨烯應(yīng)用市場，在能源、新材料、電子信息、可穿戴設(shè)備、電動汽車等諸多領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)集群發(fā)達(dá)。
京津冀石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟也在積極整合三地資源，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。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。
而江蘇作為國內(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內(nèi)最早開展石墨烯研發(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、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)域均有多項突破，形成全鏈條發(fā)展模式。
