全球網(wǎng)站:

行業(yè)新聞

石墨烯隱現(xiàn)虛假繁榮 產(chǎn)業(yè)化不可一蹴而就

發(fā)布日期:2015-05-26  瀏覽次數(shù):   文章來源:銳石公司

導(dǎo)讀:石墨烯是人類發(fā)現(xiàn)的第一種由單層原子構(gòu)成的材料,也是目前已知的世上最薄、最堅硬的納米材料,幾乎完全透明。由于其電阻率極低,電子遷移的
石墨烯是人類發(fā)現(xiàn)的第一種由單層原子構(gòu)成的材料,也是目前已知的世上最薄、最堅硬的納米材料,幾乎完全透明。由于其電阻率極低,電子遷移的速度極快,因此被期待可用來發(fā)展更薄、導(dǎo)電速度更快的新一代電子元件或晶體管,被業(yè)界視為將引領(lǐng)多項產(chǎn)業(yè)革命的關(guān)鍵材料,在移動設(shè)備、航天航空、新能源電池等領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。
  
  自2004年面世以來,石墨烯技術(shù)專利申請量就呈井噴之勢,專利布局日趨成熟。2012年,全球石墨烯專利申請數(shù)量達(dá)1829件,同比增長100%。
  
  在得到高校和科研機構(gòu)青睞的同時,石墨烯也獲得了政府政策資金的大力支持。2013年,歐盟將石墨烯選入未來新興旗艦技術(shù)項目,計劃未來十年投入10億歐元打造石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈;韓國政府投入42.3萬美元成立石墨烯聯(lián)盟;中國也投入2.1億元推動石墨烯產(chǎn)業(yè)化。
  
  但目前中國石墨烯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程面臨研發(fā)成果缺產(chǎn)業(yè)化平臺、高端應(yīng)用缺技術(shù)、低端應(yīng)用缺市場三重挑戰(zhàn)。
  
  石墨烯產(chǎn)業(yè)的虛假繁榮
  
  石墨烯自誕生之日起就受到資本市場追捧,甚至被認(rèn)為將替代硅材料,從而開啟全新的微電子時代。
  
  這背后一方面源于石墨烯自身優(yōu)越的性能,另一方面是資本逐利的本質(zhì)使然。但實際上,中國現(xiàn)有的石墨烯產(chǎn)業(yè)化呈兩極分化現(xiàn)象,以石墨烯粉末為原料的低端產(chǎn)品,如功能涂料、復(fù)合材料、電極材料和結(jié)構(gòu)增強型材料等,雖然部分已初步產(chǎn)業(yè)化,但規(guī)模小、技術(shù)含量與附加值均比較低。以石墨烯薄膜為原料的高端產(chǎn)品,比如微電子材料和顯示屏薄膜材料等,或處于實驗室階段,或處于中試階段,短時間內(nèi)均不能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
  
  目前,國內(nèi)能夠量產(chǎn)的石墨烯項目,大多并非真正的石墨烯,而是石墨烯粉體,一種不具備石墨烯薄膜優(yōu)良理化性能的“類石墨烯”,并不具備前者最好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性、最堅硬的強度等特質(zhì),一般只作為添加劑用于功能涂料、復(fù)合材料、散熱材料、電池等領(lǐng)域。
  
  另一個現(xiàn)實的問題是,現(xiàn)階段下,石墨烯投資與回報還難以成正比。石墨烯產(chǎn)業(yè)化背后的研發(fā)成本、生產(chǎn)成本、人力成本以及資源成本都很高。
  
  例如,僅有寧波墨西科技可以將石墨烯粉末售價控制在每克一元錢,一臺生產(chǎn)石墨烯薄膜的化學(xué)氣相沉積法生產(chǎn)儀器售價高達(dá)數(shù)百萬。對于復(fù)合材料、功能涂料和結(jié)構(gòu)增強型材料等產(chǎn)值規(guī)模較小的領(lǐng)域,如果使用石墨烯,就可能存在投資與回報不匹配的現(xiàn)象。
  
  資本市場將石墨烯過度渲染為引領(lǐng)第三次產(chǎn)業(yè)革命的關(guān)鍵材料,卻未對當(dāng)前應(yīng)用石墨烯的低投資回報率問題給予重視甚至有意回避,導(dǎo)致現(xiàn)階段石墨烯的產(chǎn)業(yè)地位被夸大。
  
  產(chǎn)業(yè)化三大短板
  
  制約中國石墨烯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的因素主要包括三個方面:
  
  其一,研發(fā)成果缺產(chǎn)業(yè)化平臺?,F(xiàn)階段,中國石墨烯的研發(fā)主體為高校和研究機構(gòu),研發(fā)偏重于基礎(chǔ)科學(xué)而非實用技術(shù),產(chǎn)業(yè)化主體則是企業(yè),它更強調(diào)市場應(yīng)用。高校、科研機構(gòu)與企業(yè)之間缺乏合作溝通,企業(yè)和企業(yè)之間因為利益競爭,也不可能通過合作共促石墨烯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,因此研發(fā)主體和產(chǎn)業(yè)化主體之間,以及產(chǎn)業(yè)化主體內(nèi)部均呈現(xiàn)出封閉式的“自產(chǎn)自銷”現(xiàn)象,導(dǎo)致石墨烯的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程緩慢,潛在市場需求不能充分挖掘。
  
  在石墨烯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程發(fā)展較快的美國和韓國,其研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化主體都以企業(yè)為主,各企業(yè)的研發(fā)部門通過建立聯(lián)盟實現(xiàn)技術(shù)共享,企業(yè)既掌握核心技術(shù),又洞悉市場需求,從而可有效推動石墨烯的研發(fā)進(jìn)程、研發(fā)成果轉(zhuǎn)化進(jìn)程和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。中國亟需建立連接研發(fā)主體和產(chǎn)業(yè)化主體的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)換平臺,推動研發(fā)成果向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用轉(zhuǎn)化。
  
  其二,高端應(yīng)用缺技術(shù)。實際上,能夠體現(xiàn)石墨烯核心價值、打造萬億級產(chǎn)業(yè)鏈的應(yīng)用領(lǐng)域是半導(dǎo)體和微電子產(chǎn)業(yè),屬于石墨烯的高端應(yīng)用領(lǐng)域,同時也是對石墨烯生產(chǎn)工藝要求最高、尚不能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的領(lǐng)域。
  
  目前中國能夠克服高端石墨烯產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)瓶頸并掌握石墨烯規(guī)?;a(chǎn)技術(shù)的單位還微乎其微。中科院重慶研究院制備出的國內(nèi)首片15英寸單層石墨烯,以及中科院上海微系統(tǒng)所信息功能材料國家重點實驗室用化學(xué)氣相沉積法制備出的鍺襯底單層石墨烯等研發(fā)成果,都因生產(chǎn)工藝不成熟導(dǎo)致生產(chǎn)成本高昂,也就無法實現(xiàn)低成本和規(guī)模化生產(chǎn)。
  
  常州二維碳素科技有限公司2013年投產(chǎn)的年產(chǎn)3萬平方米的全球最大規(guī)模石墨烯透明導(dǎo)電薄膜生產(chǎn)線,也因未克服生產(chǎn)大尺寸單晶石墨烯薄膜的技術(shù)瓶頸,以及高昂的化學(xué)氣相沉積法的生產(chǎn)成本,導(dǎo)致下游生產(chǎn)商缺乏購買積極性。華為和中興等目標(biāo)客戶普遍持觀望態(tài)度,并沒有將石墨烯透明導(dǎo)電薄膜正式應(yīng)用于其產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中,因此也就無法形成規(guī)?;漠a(chǎn)業(yè)鏈。
  
  其三,低端應(yīng)用缺市場。對于石墨烯的低端應(yīng)用,最大瓶頸仍在于缺市場,下游應(yīng)用市場發(fā)展緩慢制約了石墨烯的推廣應(yīng)用。
  
  目前,還沒有一個應(yīng)用領(lǐng)域可以實現(xiàn)石墨烯的規(guī)模化生產(chǎn)。以動力電池用石墨烯為例,寧波于2012年建成全球首條年產(chǎn)300噸的石墨烯生產(chǎn)線,并可以實現(xiàn)電動汽車用高容量鋰離子電池和高性能磷酸鐵鋰動力電池的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。但是,受我國現(xiàn)有電動車的配套服務(wù)、基礎(chǔ)裝置等不健全影響,該產(chǎn)業(yè)鏈至今尚未完全市場化。
  
  此外,石墨烯散熱器件是另一個技術(shù)門檻低、產(chǎn)業(yè)化前景好的應(yīng)用領(lǐng)域,但由于石墨烯只有幾個原子厚,無法用于大型器件的散熱,因此下游產(chǎn)業(yè)化市場只能被局限在微小器件的散熱配件中。現(xiàn)階段,一個年產(chǎn)量400公斤的石墨烯生產(chǎn)商,平均每年只能賣出200公斤,需求主要來自高校和研究機構(gòu),且采購量多以克計,不足以支撐石墨烯的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
  
  高端升級技術(shù)低端加快應(yīng)用
  
  中國石墨烯產(chǎn)業(yè)化之路不可能一蹴而就,需要逐步推進(jìn)。從宏觀上而言,要搭建政產(chǎn)學(xué)研用互促合作的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)換平臺。
  
  一是加強“政產(chǎn)學(xué)研用”合作創(chuàng)新體系建設(shè),提升產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力和核心競爭力。出臺扶植石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策,加強政策引導(dǎo),營造良好的發(fā)展環(huán)境;整合高校和研發(fā)機構(gòu)等創(chuàng)新資源,加強技術(shù)研發(fā)和人才培養(yǎng),推動石墨烯重點關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)突破;鼓勵企業(yè)創(chuàng)新,加強企業(yè)與高校、科研機構(gòu)的緊密合作,成立企業(yè)技術(shù)中心,搭建產(chǎn)學(xué)研合作平臺,形成以企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系。
  
  二是鼓勵地方創(chuàng)立石墨烯專業(yè)園區(qū),建設(shè)完善的公共服務(wù)平臺,發(fā)揮專業(yè)園區(qū)在產(chǎn)學(xué)研合作中的載體作用,進(jìn)而形成產(chǎn)業(yè)孵化培育體系,推動科研成果的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
  
  具體部署中,一方面,穩(wěn)步進(jìn)行高端應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)升級??梢詮娜齻€方向突進(jìn),一要推動單層石墨烯薄膜的研發(fā)進(jìn)程,實現(xiàn)高純度和無夾雜單層石墨烯的可控微操作,滿足下游半導(dǎo)體和微電子產(chǎn)業(yè)的研發(fā)和工業(yè)生產(chǎn)要求,推動半導(dǎo)體和微電子產(chǎn)業(yè)的改革升級,為即將到來的“后摩爾時代”進(jìn)行研發(fā)和產(chǎn)業(yè)儲備。
  
  二需推動石墨烯薄膜生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)進(jìn)程,降低化學(xué)氣相生產(chǎn)法的生產(chǎn)成本,突破技術(shù)瓶頸實現(xiàn)石墨烯薄膜的連續(xù)化和規(guī)?;a(chǎn)。
  
  三則搭建薄膜領(lǐng)域研發(fā)主體和產(chǎn)業(yè)化主體的合作平臺,有針對性地穩(wěn)步推進(jìn)下游廠商所需的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的研發(fā)進(jìn)程,突破大尺寸石墨烯薄膜的生產(chǎn)瓶頸,調(diào)動下游廠商促進(jìn)石墨烯薄膜產(chǎn)業(yè)化的積極性。
  
  另一方面,合理加快低端應(yīng)用領(lǐng)域的市場化進(jìn)程。石墨烯電極領(lǐng)域要拓市場,重點要突破下游廠商所需石墨烯電極生產(chǎn)瓶頸,加快重點產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。提高電動汽車和電動公交車等的市場認(rèn)知度和接受度,建立健全電動車的配套裝置設(shè)施,搭建平坦暢通的石墨烯粉末-石墨烯電極-超級電容(或鋰離子電池)的產(chǎn)業(yè)化通道。
  
  同時,石墨烯粉末應(yīng)用領(lǐng)域要重規(guī)劃。合理規(guī)劃現(xiàn)有產(chǎn)能和發(fā)展路徑,避免重復(fù)碳纖維和稀土產(chǎn)業(yè)那樣的盲目發(fā)展、產(chǎn)能過剩、淘汰落后的“三步走”老路。
  
  要進(jìn)一步加快石墨烯粉末的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,加快相關(guān)企業(yè)從中試到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化速度,淘汰小批量小作坊式的生產(chǎn)工藝,形成大規(guī)模生產(chǎn),進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本,形成價格優(yōu)勢,刺激下游企業(yè)的購買和應(yīng)用欲望。
  
  對于功能涂料、散熱材料、復(fù)合材料等領(lǐng)域要重升級。應(yīng)加強與科研機構(gòu)、高校的合作,加快技術(shù)升級進(jìn)程,克服低投資回報率的障礙;搭建生產(chǎn)廠商、下游廠商和研發(fā)機構(gòu)的合作橋梁,聚焦重點產(chǎn)品,完善重點產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈,刺激重點產(chǎn)品的市場需求,加快重點產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,努力打造石墨烯市場化的產(chǎn)業(yè)鏈。

相關(guān)閱讀

原料:礬土生礦石
設(shè)備:礬土窯、冶煉爐、制砂生產(chǎn)線、磁選設(shè)備、磨粉機、化驗設(shè)備
成品:耐火原料和磨料兩個系列
規(guī)格:骨料:0-1,1-3,3-5,5-8
磨料:F12-F1200
原理:生礬土礦經(jīng)過礬土窯燒制為熟礬土,經(jīng)過電弧爐通電冶煉成為剛玉原塊,再經(jīng)破碎設(shè)備破碎制成砂子,通過磨粉機和磁選設(shè)備進(jìn)行成品加工。

您可能對以下信息感興趣?

黑碳化硅 | 綠碳化硅 | 單晶剛玉 | 半脆剛玉 | 鍍衣棕剛玉 | 微晶剛玉 | 白剛玉_白剛玉微粉 | 棕剛玉 | 鋁礬土