中國粉體網(wǎng)訊 沒有量化生產(chǎn)，實驗性材料將不會有生命力�！边@是石墨烯發(fā)現(xiàn)者英國曼徹斯特大學(xué)教授安德烈?海姆曾經(jīng)說過的一句話。
的確，當一個行業(yè)或者一個產(chǎn)業(yè)如果沒有形成較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，那么，它就不算是一個有“生命”的領(lǐng)域，對于當前還處于“實驗室里的石墨烯”來說，亦是如此。
談起石墨烯，業(yè)內(nèi)人士都會豎起大拇指說這是一個“好東西”，它是可以改變世界的神奇物質(zhì)。然而，就是這樣一種神奇的物質(zhì)在我國已發(fā)展十幾年，卻仍然面臨產(chǎn)量有限的致命瓶頸。
事實上，不僅僅只有我國面臨這樣的短板，石墨烯的廣泛應(yīng)用目前也成為全世界的一個難題。被譽為“工業(yè)味精”的石墨烯其優(yōu)點不言而喻，但產(chǎn)業(yè)化發(fā)展緣何“步履蹣跚”呢？
石墨烯走上“神壇”
說石墨烯走上“神壇”，并沒有夸張的成分。誠如國家發(fā)改委能源局原局長、國務(wù)院參事徐錠明前不久在相關(guān)會議上表示，石墨烯領(lǐng)域?qū)诠?jié)能、新能和綠能等具體方面大有作為。
中科院院士前不久在接受媒體采訪時也表示，未來，一方面類似于碳纖維的石墨烯材料將運用于航空航天等高端裝備制造業(yè)及類似于塑料的石墨烯材料將廣泛應(yīng)用于人民的日常生活中，甚至可能在未來成為像塑料一樣的普遍材料；另一方面，類似于硅材料的石墨烯材料將應(yīng)用于集成電路領(lǐng)域，有望加速集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展，進而推進整個信息產(chǎn)業(yè)的再次產(chǎn)業(yè)革命。
據(jù)記者了解，石墨烯是從石墨中剝離出來、由碳原子組成、只有一層原子厚度的二維晶體。其自然屬性是迄今為止世界上已知材料中最薄、強度最大的，具有極好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和透光性。
據(jù)悉，石墨烯相關(guān)的技術(shù)研發(fā)已經(jīng)列入中國、美國、應(yīng)該、日本及韓國等國家的新材料領(lǐng)域重點支持項目。
中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書長李義春曾在相關(guān)會議中指出：石墨烯電熱膜技術(shù)是石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一項重大突破，是代替?zhèn)鹘y(tǒng)供暖方式的最有效途徑之一，具有清潔便利，節(jié)能減排等社會效益，聯(lián)盟“石墨烯電能替代工作組”的職能就是通過統(tǒng)籌、整合石墨烯在電加熱方面的產(chǎn)品和技術(shù)，同地方政府合作建設(shè)“石墨烯電能替代示范工程”，一方面為國家電能替代戰(zhàn)略貢獻力量，另一方面也有力地推動了石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
記者在采訪中了解到，從2013年，石墨烯的諸多優(yōu)勢也進入了研究新材料與新技術(shù)專家的視野中。而我國各級政府對于石墨烯的發(fā)展也上升到了前所未有的高度。相關(guān)部門更是表示，石墨烯技術(shù)很可能在十三五規(guī)劃中得到重點支持。保守估計，未來5至10年，全球石墨烯產(chǎn)業(yè)規(guī)模會超過1000億美元。
華南智慧創(chuàng)新研究院院長曾海偉在接受《中國產(chǎn)經(jīng)新聞》記者采訪時表示，從宏觀政策來看，我國石墨烯的發(fā)展得到了國家和各級地方政府的大力支持；從行業(yè)現(xiàn)狀來看，石墨烯在電池等領(lǐng)域的應(yīng)用更加地突出，石墨烯正越來越受到資本市場的關(guān)注，上市公司也熱衷斥巨資涉足，因此，石墨烯走上神壇已經(jīng)是不爭的事實。
中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟發(fā)布的2016年數(shù)據(jù)顯示：到2020年，全球石墨烯市場規(guī)模將超過1000億元，新能源行業(yè)的鋰電池和超級電容市場規(guī)模將突破534億元，其中中國占比50%-80%。
產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用“斷層”
盡管石墨烯在節(jié)能等相關(guān)領(lǐng)域大有可為，但如何實現(xiàn)量化應(yīng)用，始終是擺在眼前的現(xiàn)實難題。
“石墨烯目前還處于炒作概念，也就是說還處于實驗室階段�！睆B門大學(xué)中國能源經(jīng)濟政策研究院院長林伯強在接受《中國產(chǎn)經(jīng)新聞》記者采訪時認為，當前，石墨烯的成本、產(chǎn)出的產(chǎn)品及商業(yè)模式還不清晰，商業(yè)開發(fā)幾乎為零。
在李義春看來，目前，國內(nèi)石墨烯產(chǎn)品良莠不齊，一些企業(yè)打著石墨烯的概念炒股價，有投機心理在市場上作祟。當前，國內(nèi)不超過5家企業(yè)是真正把石墨烯作為一個增長點來經(jīng)營的。
記者在采訪中獲悉，在前不久的一次行業(yè)討論會上，相關(guān)專家所討論的熱點一方面是如何能夠得到純度高的石墨烯；另一方面的探討點是能不能應(yīng)用到各行各業(yè)。
據(jù)記者了解，當前，從事石墨烯研發(fā)、生產(chǎn)與應(yīng)用的企業(yè)已經(jīng)超過400家，這一數(shù)字約占全球石墨烯從業(yè)企業(yè)總量的3/4。
曾有業(yè)內(nèi)研究者對外表示，目前，石墨烯產(chǎn)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈已初見雛形，覆蓋了從原料、制備、產(chǎn)品開發(fā)和下游應(yīng)用的全環(huán)節(jié)。但由于龍頭企業(yè)數(shù)量不多、規(guī)模相對較小，制約了整個產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的進一步發(fā)展和完善。
不過，在曾海偉看來，雖然我國石墨烯研究起步較晚，但發(fā)展速度很快。近年來，國內(nèi)相關(guān)專利申請量和申請人數(shù)增長非常迅速，所涉及的技術(shù)主題也更加廣泛。
“從專利的所有者看出，這些專利大部分所有權(quán)在大學(xué)和科研機構(gòu)，實際市場應(yīng)用比例還比較低。同時，部分石墨烯核心專利依舊是掌握在少數(shù)大國手中�！痹フf，而近年來全球石墨烯技術(shù)專利正由制備工藝向下游應(yīng)用轉(zhuǎn)變，未來石墨烯有望加快同下游應(yīng)用行業(yè)結(jié)合，推動石墨烯產(chǎn)業(yè)化進程。
有業(yè)內(nèi)觀察者認為，隨著相關(guān)政策的不斷出臺，以及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和創(chuàng)新平臺的不斷建設(shè)，預(yù)計2018年石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈布局將更加完善，預(yù)計2020年，石墨烯產(chǎn)業(yè)將撬動萬億產(chǎn)業(yè)鏈。
石墨烯面臨技術(shù)“掣肘”
此前，有分析文章認為，雖然石墨烯受到資本市場追捧，但實際上，中國現(xiàn)有的石墨烯產(chǎn)業(yè)化呈現(xiàn)出兩極分化的現(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。對人部分已初步產(chǎn)業(yè)化，但規(guī)模小、技術(shù)含量與附加值均比較低。
“說白了，之所以石墨烯不能廣泛應(yīng)用，歸根結(jié)底還是技術(shù)性的問題�！绷植畯娬f，目前，石墨烯在技術(shù)方面還需要好幾個節(jié)點的突破。例如，高質(zhì)量、低成本、提純技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)以及環(huán)保性等。而這些技術(shù)還有待研究。
此前，有研究者認為，在整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，市場應(yīng)用方面來源于研發(fā)落后，產(chǎn)業(yè)技術(shù)也缺乏指導(dǎo)，所以市場需求尚未打開。該研究者還認為，石墨烯在前期投入方面需要大量的資金，且周期長。而且，石墨烯的制備成本也需要進一步降低。
在此次的采訪中，一些專家談?wù)撌┘夹g(shù)在不成熟的前提下，另外一個值得關(guān)注的則是石墨烯在生產(chǎn)過程中會給環(huán)境帶來較大風險。
深圳市固廢環(huán)�？萍加邢薰径麻L高長臣在接受《中國產(chǎn)經(jīng)新聞》記者采訪時表示，石墨烯可分為低濃度、高濃度及納米級顆粒，對植物、動物、微生物都有生物毒性效應(yīng)。低濃度石墨烯對生物有促進作用，高濃度石墨烯有抑制作用，而納米級的石墨烯可進入細胞影響細胞活性等。
高長臣說，石墨烯在生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生高耗水、產(chǎn)生大量的廢酸，不僅增加治污成本，還會對環(huán)境造成很大的風險。環(huán)境監(jiān)管機構(gòu)要對石墨烯生產(chǎn)企業(yè)實施環(huán)境保護規(guī)劃設(shè)計，嚴管研判，把環(huán)境風險降到最低。
稍早之前，石墨烯的制備方法會帶來一些環(huán)境的影響，造成生態(tài)的破壞能力，再加上石墨烯企業(yè)環(huán)保設(shè)施的卻是，政府監(jiān)管的不到位，所以對環(huán)境保護還存在著較大的壓力。
對于石墨烯破壞環(huán)境一說，美國加利福尼亞大學(xué)的環(huán)境工程師沙朗?沃克爾研究了石墨烯進入水體的環(huán)境風險，該項研究報告在幾年前發(fā)表在《環(huán)境科學(xué)工程》期刊上。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，在類似地下水的液體中，氧化石墨烯會下沉，不會對水域造成危害。但是在類似地表水的液體中，氧化石墨烯并沒有下沉，它會吸附到正在腐爛的植物和動物產(chǎn)生的有機物上，然后隨著它們漂浮。那么，動物和人攝取氧化石墨烯的幾率就會大大增加。
值得一提的是，當前，業(yè)內(nèi)對于石墨烯的爭議主要來源于石墨烯對生產(chǎn)者會產(chǎn)生污染。而事實上，石墨烯在生產(chǎn)過程中會不會對環(huán)境造成污染似乎是個偽命題。拋開石墨烯，其實，任何的化工類產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中都會產(chǎn)生有毒有害的物質(zhì)，作為一個與污染相關(guān)的企業(yè)，最關(guān)鍵的要看企業(yè)在謀求發(fā)展的同時能否與治污并舉。例如，技術(shù)含量高的環(huán)保設(shè)施及嚴格管理日常設(shè)施運行是否正常等各方面的措施。與此同時，對于企業(yè)，地方監(jiān)管部門到不到位也尤為重要。
“猛將必發(fā)于卒伍，宰相必起于州郡”。雖然，當前石墨烯還處于技術(shù)概念期，但有朝一日其技術(shù)得到突破，石墨烯也將會迎來爆發(fā)式增長，而對于環(huán)境方面的問題，相信在國家相關(guān)部門的監(jiān)管之下，污染的問題也會迎刃而解。
