石墨烯作为新材料之往,它的发现是给电池行业带来了革命性的变革。然而,对于石墨烯的应用,我们还处于探索的阶段。我国对石墨烯产业发展高度重视,为此国家出台了一系列的政策推动石墨烯的发展,千亿风口待开启。
工信部、发改委、科技部、财政部近期联合印发《新材料产业发展指南》,明确提出大力发展石墨烯产业。多数市场机构预测,一旦石墨烯的制备威廉希尔官方网站
和应用威廉希尔官方网站
实现突破,其潜在市场巨大,将给多个行业带来颠覆性的改变,相关市场规模有望快速增长,预计到2020年达到千亿之巨。
不过,也有业内人士坦言,石墨烯产业在快速发展的同时,“误导”宣传、“大跃进”发展以及大量落后产能等一系列问题亟待破解。
市场规模有望破千亿
业内预计,未来五年到十年,石墨烯年产能将达到千吨级。到2020年,石墨烯产业化规模将取得突破,并达到千亿级别。
石墨烯是一种碳基新材料,有良好的光、电、热、力性能,在电子信息、新材料、新能源、生物医药等领域显现广阔的应用前景。目前,全球已有80多个国家投入石墨烯材料的研发,美、英、韩、日、欧等将石墨烯研究提升至战略高度,期待它带来巨大市场价值。例如,目前研究普遍认为,利用石墨烯材料制作的电池,拥有容量大充电快的特性,一旦成功应用,将可使智能手机的使用时间和新能源汽车的行驶里程大大增加,有望在上述两大产业中引发新的产业革命。
近年来,石墨烯研发成果转化与产业化发展迅速。截至目前,相当数量的研发项目已经顺利完成,并进入商业化准备期。例如,只用几秒完成充电的石墨烯手机电池、石墨烯集成电路,以及高效的石墨烯生产工艺等产品和威廉希尔官方网站
都已问世,并预计在2020年正式应用。因此,业内预计,石墨烯产业有望进入井喷发展期,并有可能对电子信息、新材料、新能源、汽车、智能手机等产业产生颠覆性的推动作用。
公开数据显示,目前全球石墨烯年产能已达到百吨级,业内预计,未来五年到十年,石墨烯年产能将达到千吨级。到2020年,石墨烯产业化规模将取得突破,并达到千亿级别。其中,新能源市场规模将突破534亿元,复合材料市场规模将突破372亿元,电子信息行业市场规模将突破267亿元。
目前,产业界对石墨烯在新能源汽车电池领域的应用寄予厚望。美国纽约州伦斯勒理工学院研究认为,使用石墨烯制造的电池,充放电速度是锂离子蓄电池的10倍。另有西班牙和韩国的实验表明,加入石墨烯后,新能源车的续航里程有可能达到1000公里,而充电时间只需要几分钟。业内认为,尽管以石墨烯为原材料的新能源汽车电池,尚未大规模应用,但已成为产业发展的重要方向。一旦这一领域获得突破,新能源汽车产业的瓶颈将被打破,新能源汽车产业有望迅速崛起,新能源汽车也将快速普及。
中科院院士刘忠范认为,在目前的石墨烯研发基础上,未来石墨烯产业将在三个领域有重大作为。第一种是类似碳纤维的石墨烯材料,将广泛应用于航空航天等高端装备制造业;第二种是类似于塑料的石墨烯材料,将广泛应用于人们的日常生活中,甚至可能在未来成为像塑料一样普遍的材料;第三种是类似硅材料的石墨烯材料,将广泛应用于集成电路领域,有望大大加速集成电路产业的发展,进而推进整个信息产业的再次产业革命。
此外,从目前石墨烯领域的研究看,石墨烯及其衍生物在纳米药物运输系统、生物检测、生物成像、肿瘤治疗等方面的应用广阔。以石墨烯为基层的生物装置或生物传感器可以用于细菌分析、DNA和蛋白质检测。如美国宾夕法尼亚大学开发的石墨烯纳米孔设备可以快速完成DNA测序;石墨烯量子点应用于生物成像中,与荧光体相比具有荧光更稳定、不会出现光漂白和不易光衰等特点;石墨烯在生物医学领域的应用研究虽处于起步阶段,但却是产业化前景最为广阔的应用领域之一。
值得注意的是,虽然我国石墨烯产业起步相对较晚,但2010年后发展迅速,目前在主要研究领域均有涉猎,整体接近国外先进水平,部分领域领先并掌握了自主知识产权。数据显示,截至2012年,我国石墨烯论文数量超过美国,位居世界首位;2015年全球石墨烯专利数据显示,排名首位的依然是中国,之后是美国、韩国、日本。
与此同时,我国石墨烯产业化进程也在提速。石墨烯产业链包括上游原料石墨,中游制备品薄膜、粉体和浆料等以及下游应用市场。目前国内已经有数家企业具备年产百吨级石墨烯的生产能力。在应用方面,我国在粉体领域水平已与国外接近。宁波、东莞、厦门等地企业已经开发出了在锂电池、涂料/油墨、改性塑料等领域的应用产品。
产业发展政策环境成型
我国对石墨烯产业发展高度重视。在中央的高度重视之下,国家出台了一系列石墨烯产业发展相关政策和推动措施。
2012年工信部发布了《新材料十二五规划》,把石墨烯作为发展的前沿材料之一,首次明确提出了要支持石墨烯新材料的发展。在国家科技重大专项,尤其975计划和自然科学基金,以及科技部与中国科学院的众多科研项目当中,也都对石墨烯产业发展提供必要的经费支持;2014年工信部等三部委联合发布的关键材料升级换代工程实施方案当中,提出了到2016年要实现20种左右的重点新材料批量生产和应用,石墨烯就位列其中;2015年我国提出的中国制造2025战略,在重点领域威廉希尔官方网站
路线图当中,对石墨烯产业的中长期发展路线也进行了部署;2015年11月,《关于石墨烯产业发展的若干意见》正式出台,成为未来我国石墨烯产业发展的纲领性文件。
2016年,工信部原材料司在北京召开了石墨烯产业发展座谈会,分析了石墨烯产业发展的现状、热点、难点,同时提出从2016到2017年石墨烯产业的推进重点,提出了促进产业发展的措施建议,并研讨了拟建石墨烯创新中心的使命、功能、定位以及组建运营模式等。2016年6月,第四届新材料博览会上,中国石墨烯产业发展联盟成立,众多科研机构和产业界公司都表示,将联合各界力量共同推进我国石墨烯产业的快速发展。
除了国家政策支持,地方政府也纷纷出台相关政策,抢占石墨烯产业发展先机。目前,多个地方通过设立产业园区、设立重大的科技专项、设立产业引导基金,以及出台相关优惠政策等形式,促进石墨烯关键威廉希尔官方网站
的研发,以及产业化的应用示范。截至目前,宁波、常州、无锡、青岛、重庆等地,均设立了产业园区。此外,2014年我国首个石墨烯产业基金成立,总投资规模20亿元;2016年由中国石墨烯产业威廉希尔官方网站
创新联盟筹备的石墨烯产业天使投资基金也正式成立,首期规模达到1.2亿元。
更为重要的是,资本市场对石墨烯产业也给予了巨大的热情。例如,华丽家族、德尔未来、中国宝安、中泰化学等上市公司,近年来纷纷通过收购或投资等形式进军石墨烯产业。同期,赛富基金等风投机构也积极投资石墨烯的研发、测试和产业化。据多家第三方市场机构数据,目前国内专门用于石墨烯产业的风投基金已超过20支,过去5年公开的创投活动也超过了100起。
工信部赛迪研究院原材料研究所李丹研究员认为,从中央到地方的政策支持,以及资本市场的热捧,为我国石墨烯产业发展创造了良好的发展环境。从政策走向来看,未来我国还将出台一系列促进石墨烯产业发展的具体措施,《关于石墨烯产业发展的若干意见》将会从文件进入具体的落实阶段。他认为,未来我国需要设立国家级的石墨烯研发机构,建立若干国家级的石墨烯创新中心,设立石墨烯产业发展专项计划和专项基金。同时,还应将石墨矿确定为战略性矿产资源,并在此基础上,打通应用环节,形成上下游一体化的产业链条,加快制定正确的威廉希尔官方网站
路线和材料标准、应用标准等应用规范,做大做强采、选、冶一体的高科技龙头企业集团,建立石墨烯的产业基地,以此来进一步推进石墨烯产业的健康发展。
隐忧尚存亟待破解
石墨烯产业在快速发展的同时,也存在“误导”宣传、“大跃进”等一系列问题。业内认为,要通过标准来营造良好的产业发展环境,提升石墨烯产业的核心竞争力。
经过多年的发展,我国石墨烯产业发展已初具规模。中国石墨烯产业威廉希尔官方网站
创新战略联盟秘书长李义春表示,目前我国石墨烯生产企业已经从2015年的300多家增长到2016年的400多家,2016年我国石墨烯相关产品的销售额已经达到30亿元左右,发展态势喜人。不过,包括李义春在内的多数业内人士均坦言,石墨烯产业发展目前仍存在不小的隐忧,并且亟待解决。
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