如果說20世紀是硅（Si）的世紀，那21世紀將是碳（C）的世紀。
石墨烯作為一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜，因具有非常良好的抗拉強度及透光、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，被譽為新世紀的“材料之王”，也成為了全球關(guān)注的焦點。
最近幾年來，石墨烯概念在全球受到廣泛追捧，國內(nèi)對石墨烯的熱度也是“水漲船高”、持續(xù)不減，有關(guān)石墨烯的研討會、論證會更是接二連三，一個月竟然有七八場。在這場石墨烯的熱潮中，一些地方走上了另一個極端，把石墨烯視為拉動經(jīng)濟發(fā)展的“神丹妙藥”，到了非理性的狂熱地步。
在最近于西安召開的2017中國國際石墨大會上，與會的業(yè)內(nèi)專家對當前國內(nèi)石墨烯過熱現(xiàn)象表示出了擔憂，并專門就石墨資源與石墨烯二者的關(guān)系進行了專題研討。
“一些地方把石墨烯與石墨資源混為一談，只要當?shù)匕l(fā)現(xiàn)了石墨資源，就打出石墨烯的概念，而且各地依托石墨資源規(guī)劃的石墨烯產(chǎn)業(yè)園千篇一律，同質(zhì)化非常嚴重。”中國非金屬礦工業(yè)協(xié)會石墨專業(yè)委員會秘書長向琦憂心忡忡地說，“目前，石墨烯產(chǎn)業(yè)炒作成分過多，地方盲動性較大，是到了該回歸理性的時候了。”
石墨烯緣何受熱捧
石墨烯作為一種新型材料，其出現(xiàn)已有10多個年頭了。
2004年，來自曼徹斯特大學(xué)的AndreGeim和KonstantinNovoselov首次成功分離出穩(wěn)定的石墨烯，而他們分離的方法也極為簡單，把天然石墨薄片粘在膠帶上，把有粘性的一面對折，再把膠帶撕開，這樣石墨薄片就被一分為二。通過不斷地重復(fù)這個過程，片狀石墨越來越薄，最終就可以得到一定數(shù)量的石墨烯。2010年，石墨烯發(fā)明者獲諾貝爾物理學(xué)獎。
“石墨烯是天然石墨深加工產(chǎn)品之一，由于石墨烯的特性優(yōu)于石墨，故石墨烯具有‘新材料之王’美稱。”中國非金屬礦工業(yè)協(xié)會石墨專業(yè)委員會副秘書長、石墨邦（北京）互動科技有限公司CEO劉榮華介紹，石墨是由多層具有六角網(wǎng)狀平面的石墨烯構(gòu)成，其層間是結(jié)合力較弱的分子間力。利用化學(xué)或者電化學(xué)的辦法可以使得其它異類原子、分子或者分子團插入到石墨層間，成為石墨層間化合物。這類化合物又可以在外力作用下脫插出來，使得石墨分離成多層或者單層石墨烯。
“舉個比喻，石墨就好比一本書，抽出里面的單張紙出來就是石墨烯。石墨烯的結(jié)構(gòu)特點決定了石墨烯具有薄且堅硬，透光度好，導(dǎo)熱性強，導(dǎo)電率高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，電子遷移速度快等特性。”劉榮華說。
也正是基于石墨烯上述特殊的性能，近幾年來，中國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展也較快。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2015年全國石墨烯市場規(guī)模約610萬美元，同比增長超過336%。初步統(tǒng)計2016年已經(jīng)突破2000萬美元。
但是，由于技術(shù)進步和成本下降速度不夠快等原因，目前中國的石墨烯行業(yè)還沒有出現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，尚屬于“吆喝者眾多跟進者云集而商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化遲緩”階段。
盡管如此，許多地方乃至業(yè)內(nèi)一些專家仍對石墨烯抱有很大的期望。一些地方對石墨烯產(chǎn)業(yè)趨之若鶩，發(fā)展起來更是不計成本，四處請專家研討論證搞規(guī)劃，忙著跑馬圈地建產(chǎn)業(yè)園。
中關(guān)村石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長、中科院院士劉忠范清醒地表示：“石墨烯是實體產(chǎn)業(yè)，并不是互聯(lián)網(wǎng)，不是簡單地一忽悠就上去能賺很多錢。但是，未來的石墨烯一定前景廣闊，是一塊大蛋糕，只要我們堅定信心，堅持不懈把這個行業(yè)做起來，就一定能獲得成功。”
石墨資源不等同于石墨烯
石墨烯來源于石墨資源，是石墨資源的高科技產(chǎn)品之一。也正緣于此，許多地方簡單把石墨資源等同于石墨烯，認為當?shù)赜惺Y源，就能發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)。所以，近幾年來，凡是發(fā)現(xiàn)石墨資源的地方，開始一哄而上規(guī)劃發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)。
“利用石墨資源可開發(fā)的產(chǎn)品很多，企業(yè)應(yīng)因地制宜，圍繞市場開發(fā)多品種、高值化的產(chǎn)品。但如果都把目光盯在石墨烯這個‘獨木橋’上，很可能會得不償失，使石墨烯這個新興產(chǎn)業(yè)淪落為下一個光伏產(chǎn)業(yè)。”向琦說。
“石墨烯是通過天然石墨發(fā)明的，兩者之間存在一定的關(guān)系，但不能簡單地混為一談。”劉榮華表示，石墨資源在我國儲量豐富，產(chǎn)量占了世界70%左右。近年來，部分地區(qū)陸陸續(xù)續(xù)發(fā)現(xiàn)了石墨資源，計劃打造石墨烯產(chǎn)業(yè)園。石墨烯分為兩種，石墨烯薄膜和石墨烯粉體。而石墨烯薄膜通過CVD法制備，其原料不是天然石墨，且產(chǎn)業(yè)化還需一定的時間。
“石墨資源是戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，石墨烯是戰(zhàn)略性新興材料。”劉榮華介紹，去年底，晶質(zhì)石墨被列為國家戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，在資源配置、財政投入、重大項目、礦業(yè)用地等方面加強引導(dǎo)和差別化管理，提高資源安全供應(yīng)能力和開發(fā)利用水平。從某種意義上來講，石墨資源是“上帝”賜予的，體現(xiàn)的是原料的角色，應(yīng)用于冶金、耐火、鑄造、摩擦、密封及鋰電池等行業(yè)?！?ldquo;十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》將石墨烯納入其中，石墨烯新材料具有技術(shù)高度密集，研究與開發(fā)投入高，產(chǎn)品的附加值高，生產(chǎn)與市場的國際性強，以及應(yīng)用范圍廣，發(fā)展前景好等特點。
就當前發(fā)展情況而言，石墨資源的開發(fā)和利用在國內(nèi)已經(jīng)是成熟的產(chǎn)業(yè)，而石墨烯產(chǎn)業(yè)目前沒有形成規(guī)模。尤其是晶質(zhì)石墨產(chǎn)業(yè)，平均每年70萬噸晶質(zhì)石墨產(chǎn)量。黑龍江雞西、蘿北，內(nèi)蒙古興和縣及青島南墅、平度等是我國重要晶質(zhì)石墨主產(chǎn)區(qū)，已經(jīng)形成了采選、提純、深加工等完整的石墨產(chǎn)業(yè)鏈，為當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展做出一定的貢獻。
而石墨烯發(fā)明者在2010年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎后，石墨烯從此走入大眾的視野，在全球范圍里掀起了石墨烯制備和應(yīng)用的研究熱潮。我國在石墨烯領(lǐng)域的研究起步與發(fā)達國家相比較晚，但在近些年的努力下，在石墨烯產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平。截至2016年底，我國石墨烯應(yīng)用在新能源、大健康、節(jié)能環(huán)保、復(fù)合材料等領(lǐng)域有所突破，部分石墨烯企業(yè)開始有利潤。
“但是，目前國內(nèi)的石墨烯產(chǎn)業(yè)以小型、初創(chuàng)型石墨烯企業(yè)占比較多，中型、大型企業(yè)數(shù)量相對較少。盡管如今石墨烯科研很火熱，但反觀產(chǎn)品市場，真正打通商業(yè)化應(yīng)用的產(chǎn)品并不多。因此，在石墨資源地區(qū)，建議重點發(fā)展石墨深加工產(chǎn)品，如高純石墨、可膨脹石墨、球形石墨、負極材料等，為當?shù)貛硎杖牒投愂铡６┰诙虝r間內(nèi)是很難形成規(guī)模的。”劉榮華坦承。
石墨資源與石墨烯在屬性上也有明顯的差別。石墨資源具有資產(chǎn)屬性，而石墨烯則是技術(shù)和資本密集型產(chǎn)業(yè)。近幾年，石墨行業(yè)發(fā)生多起并購重組案例，尤其是上市公司收購石墨礦產(chǎn)資源，估值翻了好幾倍，最高的達到18倍。從這點來看，石墨資源是一項資產(chǎn)，具有增值空間。尤其是動力電池的快速發(fā)展，對石墨的需求飛速增加，從而提高石墨資源的估值。
而石墨烯是技術(shù)密集型行業(yè)，對于人才的要求比較高。同時，石墨烯還是資本密集型行業(yè)，在石墨烯的制備研發(fā)，尤其是應(yīng)用研發(fā)，需要大量資金投入。比如，國內(nèi)石墨烯發(fā)展比較快的江蘇常州和無錫，當?shù)爻雠_一些政策來吸引國內(nèi)外高端人才，財政上拿出不少資金來支持石墨烯企業(yè)。
“在石墨資源地區(qū)，鼓勵引進具有實力的企業(yè)進行整合，避免資源浪費、無序競爭，提高行業(yè)集中度。只有大企業(yè)才有動力投入資金從事石墨深加工研究，挖掘石墨高附加值產(chǎn)品。石墨烯在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)發(fā)展具有優(yōu)勢，因為經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)可以聚集高端人才，而且當?shù)卣灿胸斄ν度胫С质┑难邪l(fā)。”劉榮華建議說。
石墨烯虛火當早降
理想很豐滿，現(xiàn)實很骨感。事實上，當前國內(nèi)石墨烯虛火過旺現(xiàn)象已引起了業(yè)內(nèi)人士的擔憂。
“石墨烯產(chǎn)業(yè)目前盡管仍處于基礎(chǔ)研究階段，距產(chǎn)業(yè)化還有相當長的距離，但現(xiàn)在炒作得卻十分厲害，這樣下去將對這個新興產(chǎn)業(yè)的后續(xù)發(fā)展造成致命的障礙和傷害。”向琦表示。
據(jù)了解，中國目前從事石墨烯研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用的相關(guān)企業(yè)數(shù)量超過了400家，約占全球石墨烯從業(yè)企業(yè)總量的3/4。但是從企業(yè)規(guī)模上看，目前國內(nèi)從事石墨烯生產(chǎn)的企業(yè)80%以上為中小型企業(yè)，年銷售額多數(shù)在百萬元級別。值得警惕的是，國內(nèi)石墨烯生產(chǎn)企業(yè)的總體盈利能力很弱，一些宣稱具備百噸年產(chǎn)能的生產(chǎn)企業(yè)，其產(chǎn)值和盈利能力遠遠沒有達到預(yù)期，多數(shù)企業(yè)處于虧損狀態(tài)。
特別值得注意的是，當前一些企業(yè)和機構(gòu)處于通過資本炒作獲得收益的心理，一味夸大石墨烯行業(yè)的產(chǎn)能和產(chǎn)值，造成市場盲目跟風。而一些地方也推波助瀾，不管是否具備條件，都急于上馬建設(shè)石墨烯產(chǎn)業(yè)園區(qū)。據(jù)初步統(tǒng)計，目前全國有將近20個石墨烯產(chǎn)業(yè)園已經(jīng)建成或正在建設(shè)之中，但其定位和功能性都相差無幾，未來必定會出現(xiàn)嚴重的同質(zhì)化競爭，低價格局將導(dǎo)致企業(yè)盈利能力下降，不利于行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。
發(fā)展石墨烯，離不開真金白銀，需要大量的資金來做后盾。加拿大Grafoid公司中國區(qū)負責人鐘仁宏指出，石墨烯必須有大量的投資才行，因為石墨烯的應(yīng)用方向非常多，不可能每一家企業(yè)都去研究所有的方向，這需要整合和集合各個方面的優(yōu)勢來做這個事情。
石墨烯的發(fā)展因當前技術(shù)的制約，還存在環(huán)保問題。河北高碑店市泰隆豐博石墨烯加工有限公司首席科學(xué)家賈維民說，石墨烯如果是用化學(xué)氧化法來做，1噸石墨烯的分料將產(chǎn)生20噸廢酸，里面還夾雜重金屬，這樣的情況下在我國環(huán)保法里面幾乎沒有發(fā)展的余地，任何地方政府都沒有辦法支持它。
“石墨資源與石墨烯有一定關(guān)聯(lián)，但不完全等同。石墨資源的產(chǎn)業(yè)鏈其實非常大，有非常大的發(fā)展空間。如果把石墨資源的產(chǎn)業(yè)鏈與石墨烯整合起來，才能更利用石墨烯的發(fā)展。”劉忠范表示。
“在現(xiàn)階段，需要對石墨資源進行深加工，發(fā)展新材料，但不該都盯住石墨烯上。”清華大學(xué)教授沈萬慈說，利用天然石墨研發(fā)動力型鋰離子電池和天然石墨負極材料，也是一個重要的發(fā)展方向。鋰離子電池在我們常用的新能源里面占了很大的比例，也是一個正在發(fā)展的新的產(chǎn)業(yè)，在今后一個相當長的時間里面，鋰離子電池在新能源的二次電池里面，仍將占據(jù)主體地位。
石墨烯產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的新貴，要促進其健康發(fā)展，必須要頂層設(shè)計，做好產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。然而，遺憾的是，時至今日，中國在石墨烯領(lǐng)域尚沒有國家層面的宏觀規(guī)劃，呈現(xiàn)出了“下熱上冷”局面，地方政府及企業(yè)積極性普遍高漲，而國家層面卻調(diào)控規(guī)劃不夠，在一定程度上也誘發(fā)了石墨烯產(chǎn)業(yè)虛火過旺。
“我國的石墨烯產(chǎn)業(yè)已經(jīng)起步，但產(chǎn)業(yè)鏈還很脆弱，存在‘原材料開采無序、高端應(yīng)用技術(shù)研發(fā)薄弱、產(chǎn)業(yè)秩序紊亂和企業(yè)融資困難’等諸多問題和風險，影響了產(chǎn)業(yè)的后續(xù)健康發(fā)展。”業(yè)內(nèi)人士建議，目前，我國的石墨烯產(chǎn)業(yè)應(yīng)先做好上游原材料的開發(fā)部署、石墨烯加工和應(yīng)用領(lǐng)域的市場引導(dǎo)、石墨烯技術(shù)研發(fā)三方面的規(guī)劃，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)政策設(shè)計，突破產(chǎn)業(yè)制約瓶頸，著重打破市場規(guī)模小、高端人才短缺和發(fā)展資金不足的問題，著力構(gòu)建良好的市場發(fā)展秩序環(huán)境，以推動中國石墨烯產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。（王瓊杰）
轉(zhuǎn)自：中國礦業(yè)報
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