謹(jǐn)防我國石墨烯產(chǎn)業(yè)陷入“低端陷阱”

馬琳 商龔平

作為石墨烯研究最為活躍的國家之一，我國石墨烯技術(shù)創(chuàng)新成果頻出，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展勢(shì)頭迅猛，走在了世界前列。但與美、日、韓等發(fā)達(dá)國家相比，我國石墨烯研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展基本處于產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈的低端，雖然資本界、學(xué)術(shù)界、媒體界等“熱情高漲”，但無法掩蓋其以材料生產(chǎn)為主，下游應(yīng)用集中在附加值低的產(chǎn)品、低端產(chǎn)能擴(kuò)張過快、產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重等問題。在石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展如火如荼的同時(shí)，一定要警惕石墨烯產(chǎn)業(yè)陷入“低端陷阱”。

一、我國石墨烯產(chǎn)業(yè)低端化發(fā)展苗頭初顯

石墨烯因其優(yōu)異的性能，在電子信息、新材料、新能源、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域都將帶來革命性的變革，世界各國也在加緊研發(fā)和部署，以期占領(lǐng)石墨烯領(lǐng)域的制高點(diǎn)，通過對(duì)我國石墨烯產(chǎn)業(yè)專利申請(qǐng)、下游應(yīng)用和制備技術(shù)等方面的分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)正面臨著陷入“低端陷阱”的風(fēng)險(xiǎn)。

1.專利“重量輕質(zhì)”

截至2015年10月，我國石墨烯專利申請(qǐng)量達(dá)到13 427件，約占全球申請(qǐng)總量的一半左右，穩(wěn)居全球首位。但存在實(shí)用新型專利多、原創(chuàng)基礎(chǔ)專利少，國內(nèi)專利多、國際專利少，高校專利多、企業(yè)專利少的情況。由于我國石墨烯專利申請(qǐng)主體以高校和科研機(jī)構(gòu)為主，企業(yè)的專利申請(qǐng)量?jī)H占36%左右，導(dǎo)致技術(shù)創(chuàng)新更關(guān)注于理論基礎(chǔ)和科學(xué)研究，與產(chǎn)業(yè)化嚴(yán)重脫節(jié)，有的甚至為了專利而專利，申請(qǐng)的專利往往以在國外先進(jìn)成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)或者延伸者居多，研發(fā)成果呈現(xiàn)出碎片化、同質(zhì)化的現(xiàn)象，真正原創(chuàng)性、技術(shù)影響力大的專利很少，造成我國石墨烯專利數(shù)量眾多但實(shí)際應(yīng)用價(jià)值偏低的現(xiàn)狀。

2.下游“優(yōu)材低用”

目前我國石墨烯下游應(yīng)用多集中在粉體（類石墨烯）領(lǐng)域，即將石墨烯作為改性添加劑應(yīng)用于涂料、復(fù)合材料、動(dòng)力電池等規(guī)模大但對(duì)石墨烯的品質(zhì)要求并不高的領(lǐng)域，產(chǎn)品附加值不高，無法真正體現(xiàn)石墨烯作為高性能、高品質(zhì)材料的特性和價(jià)值。由于這些應(yīng)用技術(shù)門檻較低，再加上資本市場(chǎng)的熱捧，很多企業(yè)紛紛涉足其中，甚至盲目擴(kuò)大產(chǎn)能，產(chǎn)品的低端同質(zhì)化現(xiàn)象十分嚴(yán)重。而在真正能夠體現(xiàn)石墨烯特性和價(jià)值、價(jià)值鏈高端環(huán)節(jié)的集成電路、晶體管、芯片等應(yīng)用領(lǐng)域，由于關(guān)鍵技術(shù)尚未突破，需要長期持續(xù)的研發(fā)資金投入，投資回報(bào)周期也較長，國內(nèi)鮮有企業(yè)涉足其中。

3.環(huán)?！半[患猶存”

雖然石墨烯粉體和薄膜材料的制備已經(jīng)能夠初步實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，但目前的制備技術(shù)普遍存在能耗、水耗大和工藝不環(huán)保等問題。如目前公認(rèn)的最容易實(shí)現(xiàn)石墨烯工業(yè)化生產(chǎn)的氧化還原制備法，其生產(chǎn)過程中會(huì)涉及一系列化學(xué)反應(yīng)，需要添加鹽酸、硫酸等強(qiáng)酸物質(zhì)，以及水合肼、乙二胺等具有毒性的還原劑，產(chǎn)生的廢水和固廢若處理不當(dāng)會(huì)通過地表水迅速傳播，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成很大影響，而目前以這種工藝進(jìn)行石墨烯制備的企業(yè)并不在少數(shù)，再加上環(huán)保設(shè)施缺失、監(jiān)管不到位，對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)存在較大隱患。

二、原因探析

1.頂層設(shè)計(jì)不足

石墨烯作為新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展時(shí)間短、理論體系不成熟、企業(yè)創(chuàng)新能力弱，要搶占行業(yè)制高點(diǎn)，必須從國家層面去加強(qiáng)布局、引導(dǎo)和資源整合。目前雖然國家對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展高度重視，出臺(tái)了一系列的政策文件、給予一定的資金加以支持和引導(dǎo)，但總體較為分散，在關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)布局、上下游銜接、配套措施等方面缺乏統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。從事石墨烯生產(chǎn)的企業(yè)80%以上為中小型企業(yè)，年銷售額大多不超過百萬量級(jí)，號(hào)稱石墨烯的上市公司中只有4家新三板企業(yè)將石墨烯作為主營業(yè)務(wù)，且全部處于虧損狀態(tài)，亟待國家加強(qiáng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、頂層設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)性研究和前瞻性戰(zhàn)略布局，重點(diǎn)培育領(lǐng)軍企業(yè)。

2.產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)尚未突破

雖然我國石墨烯產(chǎn)業(yè)化步伐走在世界前列，但產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體上仍然處于概念導(dǎo)入階段、產(chǎn)業(yè)化突破前期，在原料規(guī)模化制備技術(shù)、高端應(yīng)用技術(shù)、綠色制備技術(shù)等方面均存在瓶頸。尤其是如何實(shí)現(xiàn)低成本、批量化、穩(wěn)定的制備大面積、雜質(zhì)缺陷可控、層數(shù)可控的石墨烯材料仍未解決的難題，這就直接制約石墨烯產(chǎn)品在高端領(lǐng)域的應(yīng)用。在關(guān)鍵技術(shù)尚未突破的情況下，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)基礎(chǔ)研發(fā)和中試，不適合激進(jìn)地大規(guī)模低端產(chǎn)業(yè)化。否則，會(huì)對(duì)戰(zhàn)略性石墨資源、資金造成破壞和浪費(fèi)，也可能會(huì)挫傷推進(jìn)高端應(yīng)用的積極性。

3.產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系匱乏

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是引領(lǐng)石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的前提。目前，我國雖然已經(jīng)啟動(dòng)了石墨烯國家標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，但也僅以石墨烯材料的術(shù)語、定義和制備方法等為主，而在下游應(yīng)用、產(chǎn)品認(rèn)證、檢測(cè)、使用標(biāo)準(zhǔn)等方面仍是空白，嚴(yán)重制約了石墨烯的高端應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。以目前石墨烯下游應(yīng)用較為成熟的復(fù)合材料為例，究竟如何界定、檢測(cè)石墨烯復(fù)合材料尚未有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致企業(yè)自說自話、市場(chǎng)魚龍混雜，下游應(yīng)用企業(yè)不會(huì)用也不敢用，應(yīng)用市場(chǎng)瓶頸難以突破。

三、對(duì)策建議

1.加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)

制定我國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體規(guī)劃，明確石墨烯的發(fā)展戰(zhàn)略，從中長期發(fā)展目標(biāo)、產(chǎn)業(yè)布局、重點(diǎn)企業(yè)培育、關(guān)鍵技術(shù)突破、下游應(yīng)用行業(yè)等方面進(jìn)行統(tǒng)一部署，重點(diǎn)在芯片、集成電路等下游高端領(lǐng)域加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和前瞻性布局；合理規(guī)劃產(chǎn)能，推進(jìn)石墨烯差異化、特色化、集群化發(fā)展，避免低端同質(zhì)化重復(fù)建設(shè)。

2.培育領(lǐng)軍企業(yè)

充分發(fā)揮產(chǎn)業(yè)政策和財(cái)政資金的引導(dǎo)作用，鼓勵(lì)社會(huì)資本參與，以培育具有國際競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)為目標(biāo)，選擇少數(shù)真正有創(chuàng)新實(shí)力的企業(yè)進(jìn)行重點(diǎn)培育，促進(jìn)人才、資源、資本向優(yōu)勢(shì)企業(yè)集中；加強(qiáng)企業(yè)高端人才隊(duì)伍建設(shè)，結(jié)合國家“千人計(jì)劃”和國際合作項(xiàng)目等，幫助優(yōu)勢(shì)企業(yè)引進(jìn)能夠帶來核心技術(shù)的高端人才或技術(shù)團(tuán)隊(duì)，建立健全高端人才保障機(jī)制。

3.加快技術(shù)突破

整合各類創(chuàng)新資源，成立國家級(jí)石墨烯創(chuàng)新中心，制定技術(shù)創(chuàng)新目錄和技術(shù)突破路線圖，對(duì)材料制備技術(shù)、清潔生產(chǎn)技術(shù)、下游高端應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)加強(qiáng)攻關(guān)；設(shè)立石墨烯產(chǎn)業(yè)基金，采用政策性財(cái)政支出和社會(huì)資本共同參與的模式，加快關(guān)鍵技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化。

4.盡快建立標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系

根據(jù)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和下游應(yīng)用的迫切程度，研究制定一批國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，尤其對(duì)下游應(yīng)用較為成熟的復(fù)合材料、涂料、鋰電池等應(yīng)用領(lǐng)域，盡快完善相關(guān)產(chǎn)品定義、檢測(cè)和使用標(biāo)準(zhǔn)；盡快研究制定石墨烯行業(yè)規(guī)范條件，從產(chǎn)業(yè)布局、生產(chǎn)工藝與裝備、清潔生產(chǎn)、質(zhì)量管理等方面加以規(guī)范。