導讀: 最近幾年來,石墨烯概念在全球受到廣泛追捧,國內對石墨烯的熱度也是“水漲船高”、持續不減,有關石墨烯的研討會、論證會更是接二連三,一個月竟然有七八場。
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、導電和導熱性能,被譽為新世紀的“材料之王”,也成為了全球關注的焦點。
最近幾年來,石墨烯概念在全球受到廣泛追捧,國內對石墨烯的熱度也是“水漲船高”、持續不減,有關石墨烯的研討會、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濟發展的“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,與會的業內專家對當前國內石墨烯過熱現象表示出了擔憂,并專門就石墨資源與石墨烯二者的關系進行了專題研討。
“一些地方把石墨烯與石墨資源混為一談,只要當地發現了石墨資源,就打出石墨烯的概念,而且各地依托石墨資源規劃的石墨烯產業園千篇一律,同質化非常嚴重。”中國非金屬礦工業協會石墨專業委員會秘書長向琦憂心忡忡地說,“目前,石墨烯產業炒作成分過多,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,其出現已有10多個年頭了。
2004年,來自曼徹斯特大學的Andre Geim和Konstantin Novoselov首次成功分離出穩定的石墨烯,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。 通過不斷地重復這個過程,片狀石墨越來越薄,最終就可以得到一定數量的石墨烯。2010年,石墨烯發明者獲諾貝爾物理學獎。
“石墨烯是天然石墨深加工產品之一,由于石墨烯的特性優于石墨,故石墨烯具有‘新材料之王’美稱。”中國非金屬礦工業協會石墨專業委員會副秘書長、 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狀平面的石墨烯構成,其層間是結合力較弱的分子間力。利用化學或者電化學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。石墨烯的結構特點決定了石墨烯具有薄且堅硬,透光度好,導熱性強,導電率高,結構穩定,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,中國石墨烯產業發展也較快。據有關數據顯示,2015年全國石墨烯市場規模約610萬美元,同比增長超過336%。初步統計2016年已經突破2000萬美元。
但是,由于技術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還沒有出現大規模產業化,尚屬于“吆喝者眾多跟進者云集而商業化、產業化遲緩”階段。
盡管如此,許多地方乃至業內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業趨之若鶩,發展起來更是不計成本,四處請專家研討論證搞規劃,忙著跑馬圈地建產業園。
中關村石墨烯產業聯盟理事長、中科院院士劉忠范清醒地表示:“石墨烯是實體產業,并不是互聯網,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,認為當地有石墨資源,就能發展石墨烯產業。所以,近幾年來,凡是發現石墨資源的地方,開始一哄而上規劃發展石墨烯產業。
“利用石墨資源可開發的產品很多,企業應因地制宜,圍繞市場開發多品種、高值化的產品。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業淪落為下一個光伏產業。”向琦說。
“石墨烯是通過天然石墨發明的,兩者之間存在一定的關系,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,產量占了世界70%左右。近年來,部分地區陸陸續續發現了石墨資源,計劃打造石墨烯產業園。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,且產業化還需一定的時間。
“石墨資源是戰略性礦產資源,石墨烯是戰略性新興材料。”劉榮華介紹,去年底,晶質石墨列被為國家戰略性礦產資源,在資源配置、財政投入、重大項目、礦業用地等方面加強引導和差別化管理,提高資源安全供應能力和開發利用水平。從某種意義上來講,石墨資源是“上帝”賜予的,體現的是原料的角色,應用于冶金、耐火、鑄造、摩擦、密封及鋰電池等行業。《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》將石墨烯納入其中,石墨烯新材料具有技術高度密集,研究與開發投入高,產品的附加值高,生產與市場的國際性強,以及應用范圍廣,發展前景好等特點。
就當前發展情況而言,石墨資源的開發和利用在國內已經是成熟的產業,而石墨烯產業目前沒有形成規模。尤其是晶質石墨產業,平均每年70萬噸晶質石墨產量。黑龍江雞西、蘿北,內蒙古興和縣及青島南墅、平度等是我國重要晶質石墨主產區,已經形成了采選、提純、深加工等完整的石墨產業鏈,為當地的經濟發展做出一定的貢獻。
而石墨烯發明者在2010年榮獲諾貝爾物理學獎后,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用的研究熱潮。我國在石墨烯領域的研究起步與發達國家相比較晚,但在近些年的努力下,在石墨烯產業化及應用領域處于世界領先水平。截至2016年底,我國石墨烯應用在新能源、大健康、節能環保、復合材料等領域有所突破,部分石墨烯企業開始有利潤。
“但是,目前國內的石墨烯產業以小型、初創型石墨烯企業占比較多,中型、大型企業數量相對較少。盡管如今石墨烯科研很火熱,但反觀產品市場,真正打通商業化應用的產品并不多。因此,在石墨資源地區,建議重點發展石墨深加工產品,如高純石墨、可膨脹石墨、球形石墨、負極材料等,為當地帶來收入和稅收。而石墨烯在短時間內是很難形成規模的。”劉榮華坦承。
石墨資源與石墨烯在屬性上也有明顯的差別。石墨資源具有資產屬性,而石墨烯則是技術和資本密集型產業。近幾年,石墨行業發生多起并購重組案例,尤其是上市公司收購石墨礦產資源,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,具有增值空間。尤其是動力電池的快速發展,對石墨的需求飛速增加,從而提高石墨資源的估值。
而石墨烯是技術密集型行業,對于人才的要求比較高。同時,石墨烯還是資本密集型行業,在石墨烯的制備研發,尤其是應用研發,需要大量資金投入。比如,國內石墨烯發展比較快的江蘇常州和無錫,當地出臺一些政策來吸引國內外高端人才,財政上拿出不少資金來支持石墨烯企業。
“在石墨資源地區,鼓勵引進具有實力的企業進行整合,避免資源浪費、無序競爭,提高行業集中度。只有大企業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品。石墨烯在經濟發達地區發展具有優勢,因為經濟發達地區可以聚集高端人才,而且當地政府也有財力投入支持石墨烯的研發。”劉榮華建議說。
石墨烯虛火當早降
理想很豐滿,現實很骨感。事實上,當前國內石墨烯虛火過旺現象已引起了業內人士的擔憂。
“石墨烯產業目前盡管仍處于基礎研究階段,距產業化還有相當長的距離,但現在炒作得卻十分厲害,這樣下去將對這個新興產業的后續發展造成致命的障礙和傷害。”向琦表示。
據了解,中國目前從事石墨烯研發、生產和應用的相關企業數量超過了400家,約占全球石墨烯從業企業總量的3/4。但是從企業規模上看,目前國內從事石墨烯生產的企業80%以上為中小型企業,年銷售額多數在百萬元級別。值得警惕的是,國內石墨烯生產企業的總體盈利能力很弱,一些宣稱具備百噸年產能的生產企業,其產值和盈利能力遠遠沒有達到預期,多數企業處于虧損狀態。
特別值得注意的是,當前一些企業和機構處于通過資本炒作獲得收益的心理,一味夸大石墨烯行業的產能和產值,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,都急于上馬建設石墨烯產業園區。據初步統計,目前全國有將近20個石墨烯產業園已經建成或正在建設之中,但其定位和功能性都相差無幾,未來必定會出現嚴重的同質化競爭,低價格局將導致企業盈利能力下降,不利于行業的持續發展。