石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的探討

1徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 221006；

2南京郵電大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 210046；3南京郵電大學(xué) 210023

1.石墨烯材料的性質(zhì)

是目前世上已知的最薄卻最堅(jiān)硬的納米材料，具備極好的透光性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和超大比表面積。在電子、航天、軍工、生物、新能源、半導(dǎo)體等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用潛力，被稱作“后硅時(shí)代”可能改變世界的“神奇材料”。中國(guó)科學(xué)院預(yù)計(jì)，到2024年前后.石墨烯器件可望替代CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）器件，其應(yīng)用領(lǐng)域包括納電子器件、光電化學(xué)電池、超輕型飛機(jī)材料等。石墨烯具有廣闊的市場(chǎng)前景和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。目前，純石墨烯的市場(chǎng)價(jià)格為每克千元以上。僅就電子行業(yè)而言，全球每年半導(dǎo)體晶硅的需求量在2500噸左右.石墨烯如果替代十分之一的晶硅制成高端集成電路，市場(chǎng)容量至少在5000億元以上；全球每年負(fù)極材料的需求量在2.5萬(wàn)噸以上，并保持20%以上增長(zhǎng)，若，石墨烯為負(fù)極材料應(yīng)用在十分之一的鋰離子電池中，其需求量也在250噸以上。2010年全球超級(jí)電容市場(chǎng)規(guī)模達(dá)50乖1000億美元。并保持著20%的增長(zhǎng)率。隨著未簍800來(lái)超級(jí)電容器的放量，石墨烯的應(yīng)用空間州600巨大。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2013年全球?qū)κ謾C(jī)觸摸屏的需求量約為9.65億片，產(chǎn)值超過(guò)130億美元。到2015年，平板電腦對(duì)大尺寸觸摸屏的需求也將達(dá)到2.3億片，為石墨烯的應(yīng)用提供了廣闊的市場(chǎng)。

2石墨烯技術(shù)發(fā)展階段

石墨烯專利（截至2013年3月31 13）分析顯示。2004年前為石墨烯專利技術(shù)的萌芽階段，隨后進(jìn)入成長(zhǎng)階段：從2008年至今，石墨烯專利技術(shù)處于快速成長(zhǎng)階段1.3石墨烯技術(shù)研發(fā)情況目前全球有200多家公司涉及石墨烯技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。包括IBM、三星等科技巨頭。經(jīng)Orbit專利信息平臺(tái)檢索。截至2013年3月底，中國(guó)（不含臺(tái)灣地區(qū)）和美國(guó)石墨烯相關(guān)專利族分別為2713件（不含臺(tái)灣地區(qū)）和1140件，韓國(guó)和13本緊隨，分別為822件和486件（見(jiàn)圖2）。在專利數(shù)量上，中國(guó)和美國(guó)遙遙領(lǐng)先。雖然全球最大的石墨烯專利持有

機(jī)構(gòu)是三星公司。但在全球石墨烯專利持有機(jī)構(gòu)前l(fā)O名中我國(guó)占8個(gè)（見(jiàn)表1）。與美國(guó)、日本、韓國(guó)、歐盟等相比。中國(guó)對(duì)石墨烯的研究起步較晚，但近兩年來(lái)開(kāi)始進(jìn)入了研究活躍期。

石墨烯熱點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域包括：（1）石墨烯的制備，例如化學(xué)氣相沉積法等；（2）石墨烯用作鋰離子電池、燃料電池的電極材料等；（3）石墨烯用于制備薄膜晶體管；（4）石墨烯用于制作存儲(chǔ)器件等。隨著石墨烯制備技術(shù)的發(fā)展以及石墨烯樣品質(zhì)量的不斷提高，關(guān)于石墨烯的光學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)等的研究也不斷增多。目前，國(guó)際上石墨烯研究主要分布在高分子物理學(xué)、材料科學(xué)以及應(yīng)用物理學(xué)等領(lǐng)域.研究的熱點(diǎn)主要在材料的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、石墨烯的制備研究及納米材料研究等。我國(guó)石墨烯研究主要分布在材料科學(xué)、物理化學(xué)、納米技術(shù)、應(yīng)用物理學(xué)以及高分子物理學(xué)等領(lǐng)域，研究的熱點(diǎn)主要在石墨烯納米復(fù)合材料、石墨烯制備與石墨烯電極等應(yīng)用方向。多年來(lái)，我國(guó)在石墨烯領(lǐng)域，特別是材料生長(zhǎng)和

石墨烯制備方法方面已取得了突破性進(jìn)展。研究水平也進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列，但研發(fā)主體仍然是大學(xué)和

科研機(jī)構(gòu)。企業(yè)雖然已經(jīng)申請(qǐng)了一定數(shù)量的石墨烯專利，但研發(fā)力量較為薄弱，也非常分散。另外，全球主要的石墨烯技術(shù)國(guó)家或地區(qū)的相關(guān)機(jī)構(gòu)都競(jìng)相到我國(guó)申請(qǐng)專利保護(hù)。

2.1我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)政策

我國(guó)石墨在世界上儲(chǔ)量第一、產(chǎn)量第一、銷量第一、品種最全。其中，石墨礦產(chǎn)儲(chǔ)量為20億噸，占世界石墨礦石總儲(chǔ)量的72%，產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的80%。石墨是一種不可再生的重要戰(zhàn)略資源.目前已引起國(guó)家有關(guān)部門的高度重視.正在采取相應(yīng)措施積極引導(dǎo)和促進(jìn)我國(guó)石墨深加工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。石墨產(chǎn)業(yè)是《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020））確定的重點(diǎn)領(lǐng)域，屬于國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃的優(yōu)先主題.符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)、環(huán)保和能源政策。同時(shí)，為保障石墨行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展，“十二五”期間石墨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)定為自給率達(dá)到70%。

3我國(guó)石墨烯技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)策建議

3.1加大政府政策支持力度

政府應(yīng)積極組織協(xié)調(diào)科技、財(cái)政、稅收等部門制定石墨烯技術(shù)產(chǎn)業(yè)相關(guān)的扶持政策。既要加大資金投入和用地規(guī)劃，也要謀劃石墨烯研究、應(yīng)用、成果轉(zhuǎn)化、創(chuàng)業(yè)投資和國(guó)際交流的綜合性創(chuàng)新平臺(tái)和產(chǎn)業(yè)化基地建設(shè)，設(shè)立國(guó)家級(jí)石墨烯研發(fā)機(jī)構(gòu)，鼓勵(lì)石墨烯研發(fā)專家來(lái)我國(guó)創(chuàng)辦、領(lǐng)辦或技術(shù)人股石墨烯產(chǎn)業(yè)化公司。加快石墨烯產(chǎn)業(yè)的集聚。

3.2整合石墨烯研發(fā)資源

對(duì)我國(guó)石墨烯研發(fā)資源進(jìn)行有效整合和開(kāi)放共享?？梢越M建國(guó)家級(jí)石墨烯重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、工程技術(shù)中心和產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，以充分發(fā)揮高校、科研院所和企業(yè)等創(chuàng)新資源的優(yōu)勢(shì)。開(kāi)展石墨烯應(yīng)用技術(shù)研究，突破共性關(guān)鍵技術(shù)，為石墨烯的應(yīng)用研究提供技術(shù)支持和服務(wù)。

3.3引進(jìn)優(yōu)秀的石墨烯研發(fā)人才

政府要及時(shí)掌握國(guó)外石墨烯優(yōu)秀研發(fā)團(tuán)隊(duì)及其研發(fā)成果。主動(dòng)積極地與國(guó)外石墨烯優(yōu)秀研發(fā)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展合作交流，多渠道、多形式地吸引國(guó)外石墨烯行業(yè)優(yōu)秀人才為我國(guó)石墨烯技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展服務(wù)。

3.4鼓勵(lì)和引導(dǎo)社會(huì)資本進(jìn)入石墨烯產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域

各級(jí)政府部門應(yīng)積極引導(dǎo)金融行業(yè)和民間資本等社會(huì)力量認(rèn)識(shí)到石墨烯技術(shù)產(chǎn)業(yè)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益.并及時(shí)發(fā)布石墨烯項(xiàng)目進(jìn)展信息和金融需求情況，鼓勵(lì)社會(huì)金融資本向石墨烯研發(fā)機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目開(kāi)展直接投資和戰(zhàn)略投資，促進(jìn)石墨烯技術(shù)研究與研發(fā)成果產(chǎn)業(yè)化。

3.5加強(qiáng)石墨烯專利的分析與保護(hù)

針對(duì)全球石墨烯各主要技術(shù)國(guó)家，地區(qū)的相關(guān)機(jī)構(gòu)都競(jìng)相到我國(guó)為其石墨烯相關(guān)專利技術(shù)申請(qǐng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)等情況。相關(guān)部門機(jī)構(gòu)應(yīng)引起充分的重視，在開(kāi)展石墨烯相關(guān)研發(fā)或項(xiàng)目立項(xiàng)前，應(yīng)對(duì)國(guó)內(nèi)外已公開(kāi)的石墨烯相關(guān)專利進(jìn)行全面分析，規(guī)避或合理借鑒現(xiàn)有專利技術(shù)，避免重復(fù)投入，提高研發(fā)效率；同時(shí)鼓勵(lì)石墨烯專利技術(shù)積極申請(qǐng)國(guó)際專利，以提早布局國(guó)際保護(hù).搶占國(guó)際市場(chǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]寧波墨西科技有限公司年產(chǎn)300噸石墨烯項(xiàng)目開(kāi)工[EB/OL].[2012-09-24].http：//www.cas.cn/xw/yxdt/201209/t201 20924__3650025.shtml.