作為石墨烯研究最為活躍的國家之一,我國石墨烯技術創新成果頻出,產業化發展勢頭迅猛。但與美、日、韓等發達國家相比,我國石墨烯研究和產業發展基本處于產業鏈和價值鏈的低端,雖然資本界、學術界、媒體界等“熱情高漲”,但無法掩蓋其以材料生產為主,下游應用集中在附加值低的產品、低端產能擴張過快、產品同質化嚴重等問題。在石墨烯產業發展如火如荼的同時,一定要警惕石墨烯產業陷入“低端陷阱”。
我國石墨烯產業低端化發展苗頭初顯
石墨烯因其優異的性能,將帶來電子信息、新材料、新能源、生物醫藥等領域的變革,各國也加緊研發和部署,以期占領行業制高點。通過對我國石墨烯產業專利申請、下游應用和制備技術等方面的分析,發現產業正面臨著陷入“低端陷阱”的風險。
專利“重量輕質”。截至2015年10月,我國石墨烯專利申請量達到13427件,約占全球申請總量的一半,穩居全球首位。但存在實用新型專利多、原創基礎專利少,國內專利多、國際專利少,高校專利多、企業專利少的現象,企業的專利申請量僅占36%左右。由于我國石墨烯專利申請主體以高校和科研機構為主,導致技術創新更關注于理論基礎和科學研究,與產業化嚴重脫節,有的甚至為了專利而專利,申請的專利往往以在國外先進成果的基礎上進行改進或者延伸者居多,研發成果呈現出碎片化、同質化的現象,真正原創性、技術影響力大的專利很少,造成我國石墨烯專利數量眾多但實際應用價值偏低的現狀。
下游“優材低用”。目前我國石墨烯下游應用多集中在粉體(類石墨烯)領域,即將石墨烯作為改性添加劑應用于涂料、復合材料、動力電池等規模大但對石墨烯的品質要求并不高的領域,產品附加值不高,無法真正體現石墨烯作為高性能、高品質材料的特性和價值。由于這些應用技術門檻較低,再加上資本市場的熱捧,很多企業紛紛涉足其中,甚至盲目擴大產能,產品的低端同質化現象十分嚴重。而在真正能夠體現石墨烯特性和價值、價值鏈高端環節的集成電路、晶體管、芯片等應用領域,由于關鍵技術尚未突破,需要長期持續的研發資金投入,投資回報周期也較長,國內鮮有企業涉足其中。
環保“隱患猶存”。雖然石墨烯粉體和薄膜材料的制備已經能夠初步實現量產,但目前的制備技術普遍存在能耗、水耗大和工藝不環保等問題。如目前公認的最容易實現石墨烯工業化生產的氧化還原制備法,其生產過程中會涉及一系列化學反應,需要添加鹽酸、硫酸等強酸物質以及水合肼、乙二胺等具有毒性的還原劑,產生的廢水和固廢若處理不當會通過地表水迅速傳播,對生態環境造成很大影響,而目前以這種工藝進行石墨烯制備的企業并不在少數,再加上環保設施缺失、監管不到位,對生態環境保護存在較大隱患。
對策建議
一是加強頂層設計。制定我國石墨烯產業發展總體規劃,明確石墨烯的發展戰略,從中長期發展目標、產業布局、重點企業培育、關鍵技術突破、下游應用行業等方面進行統一部署,重點在芯片、集成電路等下游高端領域加強技術創新和前瞻性布局;合理規劃產能,推進石墨烯差異化、特色化、集群化發展,避免低端同質化重復建設。
二是培育領軍企業。充分發揮產業政策和財政資金的引導作用,鼓勵社會資本參與,以培育具有國際競爭力的企業為目標,選擇少數真正有創新實力的企業進行重點培育,促進人才、資源、資本向優勢企業集中;加強企業高端人才隊伍建設,結合國家“千人計劃”和國際合作項目等,幫助優勢企業引進能夠帶來核心技術的高端人才或技術團隊,建立健全高端人才保障機制。
三是加快技術突破。整合各類創新資源,成立國家級石墨烯創新中心,制定技術創新目錄和技術突破路線圖,對材料制備技術、清潔生產技術、下游高端應用等關鍵技術加強攻關;設立石墨烯產業基金,采用政策性財政支出和社會資本共同參與的模式,加快關鍵技術成果的轉化。
四是盡快建立標準規范體系。根據石墨烯產業發展現狀和下游應用的迫切程度,研究制定一批國家標準和行業標準,尤其對下游應用較為成熟的復合材料、涂料、鋰電池等應用領域,盡快完善相關產品定義、檢測和使用標準;加快研究制定石墨烯行業規范條件,從產業布局、生產工藝與裝備、清潔生產、質量管理等方面加以規范。

圖片來源:找項目網