石墨烯是由碳原子緊密堆積而成的二維晶體，是目前已知的最薄也最堅硬的納米材料，具有超薄、超輕、超柔韌、超高強度、超強導電性、優異的導熱和透光性等特性，集透光性好、導熱系數高、電子遷移率高、電阻率低、機械強度高等多種優異性能于一身，在電子學、光學、磁學、生物醫學、催化、儲能和傳感器等諸多領域有着廣闊而巨大的應用潛能,是主導未來高科技競争的超級材料，被稱為“黑金”“新材料之王”。自2010年兩位發現者獲得諾貝爾獎之後，全球就掀起了石墨烯制備、改性和應用的研究熱潮，并被産業界、各國政府、國際知名大企業和公衆寄予無限的希望。
全球石墨烯産業發展概況
一是各國紛紛布局石墨烯，搶占産業制高點。石墨烯作為一種新型的二維納米材料，因其優異的性能在電子信息、新材料、新能源、生物醫藥、環境保護等諸多領域具有巨大的應用潛能和革命性變革，世界各國和跨國企業紛紛投入巨資加強石墨烯的研發、生産和應用，以期搶占産業制高點。目前，全球已有80多個國家投入石墨烯的研發、生産。美國、歐盟、日本、韓國等相繼發布或資助了一系列相關研究計劃和項目。特别是歐盟制定了石墨烯旗艦計劃，計劃投入10億歐元。全球石墨烯研發、生産綜合實力最強的前三甲是美國、日本、中國。不僅如此，IBM、英特爾、陶氏化學、三星等國際知名跨國企業紛紛将石墨烯及其應用技術作為長期戰略發展方向，而且還湧現出了大批專門從事石墨烯研發、生産和應用的機構和企業。
二是正處于概念導入期、産業化突破前期。實驗室成果和專利産品要成為商品，一般需要經過5個階段：實驗室研發——實驗工廠（小試）——示範生産線（中試）——示範工廠——規模化生産，每個階段都不可或缺，并且都潛在着風險，不可能一蹴而就，這個過程需要10年、20年，甚至更長時間。比如，矽材料曆經了20多年、碳纖維持續了半個多世紀。從Gartner的技術成熟度曲線來看，石墨烯産業總體上正處于概念導入期、産業化突破前期，正從實驗室走向産業化。目前以石墨烯粉末（體）為原料的低端産品，如功能塗料、複合材料、電極材料和結構增強型材料等，雖然部分已初步産業化，但規模小、技術含量不高、附加值較低。而以石墨烯薄膜為原料的高端産品，如微電子材料和顯示屏薄膜材料等，或處于實驗室階段，或處于中試階段，短時間内均難以實現産業化。歐美等發達國家認為，目前石墨烯技術成熟度還在1～4級，尚不适宜大規模産業化。
中國石墨烯産業發展現狀及存在的問題
作為全球石墨烯研發和産業化最為活躍的國家之一，中國高度重視石墨烯的研發與産業化發展。上至國家領導人，下至地方政府、媒體、企業和普通老百姓都十分關注石墨烯産業發展。國家自然基金委、科技部、國家發改委、工信部等相關部委都高度重視石墨烯的研發、生産與應用，不斷加大投入和支持力度。目前已經有幾百家科研機構和公司從事石墨烯材料及其相關産品的研發。中國石墨烯技術創新成果頻出，産業化發展勢頭迅猛，走在世界前列。據統計，截止到2016年底，中國石墨烯專利申請量占全球的68.2%，85%以上的理工科高校都有石墨烯相關的研究團隊，甚至一個學校就有10多個研究團隊。2017年，兩項石墨烯研究成果獲得國家科技進步獎。
不僅如此，中國從事石墨烯研發、生産的企業數也是全球最多。截至2017年2月底，全國在工商登記注冊的石墨烯企業有2509家，僅2016年一年就新增457家。中國石墨烯應用産品上百種，但是得到市場認可的寥寥無幾。資本市場也紛紛拿石墨烯進行炒作，一些投資機構和上市企業紛紛進軍石墨烯領域。目前涉及石墨烯概念股将近40～50家。各地政府紛紛通過制定産業規劃、建立産業園區、設立重點科技專項和産業引導基金、建立産業聯盟和技術創新聯盟、組建研究院和出台扶持政策等措施，支持石墨烯産業發展。據粗略統計，截至目前，全國石墨烯産業園區、研究院等多達37家；幾乎每個月都有1～2場石墨烯相關的會議、論壇等。
近年來，石墨烯也受到各種媒體的熱捧，關于石墨烯的各種報道鋪天蓋地，頻繁進入人們的眼球，充斥着“一片藍海”“帶來萬億級市場”“颠覆性革命”“充電十分鐘，可跑1000公裡”“全面代替矽材料”等言過其實、過分誇大石墨烯性能的标題。
産業低端化發展苗頭初顯。與美、日、韓等發達國家相比，中國石墨烯研究和産業發展基本處于産業鍊和價值鍊的低端，雖然資本界、學術界、媒體界等“熱情高漲”，但無法掩蓋上遊材料生産企業盲目擴大産能、下遊應用集中在附加值低的産品、低端産能擴張過快、産品同質化嚴重等問題，已經初步顯示出“低端化”發展的苗頭。主要表現在：專利“重量輕質”。雖然中國石墨烯專利申請量超過全球申請總量半數以上，穩居全球首位，但存在實用新型專利多、原創基礎專利少；國内專利多、國際專利少；高校專利多、企業專利少的現象。下遊“優材低用”。目前下遊應用多集中在粉體（類石墨烯）領域，産品主要是石墨烯智能保暖理療暖貼、石墨烯發熱服裝、石墨烯織物等輕應用，同質化現象十分嚴重，即将石墨烯作為改性添加劑應用于塗料、複合材料、動力電池等規模大但對石墨烯的品質要求并不高的領域，産品附加值不高，在晶體管、傳感器、柔性觸摸屏、可穿戴設備、環境治理等高端應用領域偏少。環保“隐患猶存”。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，對生态環境保護存在較大隐患。
面臨技術、市場、成本三大産業化制約瓶頸。目前，石墨烯雖然已經走出了實驗室，但是大規模商業化應用仍然面臨着很多制約因素。首先是技術問題。包括制備、分散、應用和環保等關鍵技術和裝備都尚未突破。雖然目前石墨烯制備技術已經有20多種，但規模化、低成本、高品質和大尺寸的宏量制備技術尚未取得實質性突破，難以滿足工業化量産的需求。材料的分散技術，以及與下遊工藝、工程化應用相結合的技術等都還制約着産業化進程。
其次是市場問題。雖然目前各種應用産品層出不窮、百花齊放，但是缺乏真正的高品質、高附加值和體現石墨烯獨特性能的殺手锏級産品，絕大多數隻不過是對傳統材料進行改性或者努力替代已經成熟的材料，經過改性後的材料性能提升并不明顯，或者石墨烯并不是非添加不可，個别甚至在添加之後出現不良後果，難以得到市場認可。一些研究機構或企業号稱取得了突破進展，也隻不過是做出了樣品或實驗室産品，根本沒有形成商品。目前大多數石墨烯生産企業還主要是給科研機構或下遊應用企業提供石墨烯試用品。如果下遊應用市場沒有激活，石墨烯就很難産業化。
68.2%
截止到2016年底，中國石墨烯專利申請量占全球68.2%，85%以上的理工科高校都有石墨烯相關的研究團隊。
三是成本問題。目前大多數企業尚處于小批量生産的探索階段，還不能形成穩定的規模化生産能力，沒有資金的回籠；且企業前期的研發投入資金量大、周期長，應用市場沒有打開，所以不論是材料本身，還是應用産品的成本都很高，這都阻礙了石墨烯進一步走向市場。
此外，石墨烯産業化之路還存在其他一些障礙。比如，石墨烯在某些性能方面本身存在競争性材料，如碳纖維、碳納米管、矽材料、石墨烯粉體等。石墨烯制備還存在着環境風險。氧化石墨烯制備過程中需要大量的酸、堿，材料本身具有較強的穩定性和極易擴散，對環境具有較大的風險。石墨烯的标準缺乏，加之一些誤導，使得人們對石墨烯還存在認知上的誤區，如片面誇大石墨烯的微觀性能、将“類石墨烯”石墨烯化（如将石墨烯、氧化石墨烯、石墨粉體等混為一談）、石墨烯必須依托石墨資源等。
推進中國石墨烯産業健康發展的對策建議
國内外學者和産業界都認為石墨烯是一種新型的二維碳材料，看好其廣闊的應用前景。中國有着豐富的石墨資源，國家高度重視石墨烯産業的發展，在研發和産業化方面走在前列。但是，在媒體、資本的熱炒下，石墨烯也呈現出産業化虛假繁榮的泡沫和低端化趨勢，市場化應用頻頻遇冷，遭到了人們的質疑。如果人們被鼓噪起來的熱情和厚望遲遲得不到兌現或者幻滅，最終将導緻石墨烯産業陷入納米、超導等材料的命運，狂熱之後是徹底的逃離、失望和不信任，這對石墨烯的研發和産業化将是緻命的打擊。
石墨烯作為一種新材料，從發現到大規模應用，是一個循序漸進的過程，不可能一蹴而就，需要遵循“料—材—器—用”的規律和新興産業發展規律，更需要紮紮實實的不懈努力和锲而不舍的創新精神、“工匠精神”。
第一，加強頂層設計和政策引導。
一是要重新審視和評估我國石墨烯發展方向和階段。深入研究美國、歐盟、日本、韓國等國家的石墨烯發展策略、重點方向、研發布局等，把握國際研究的主流方向，對我國石墨烯的研發方向進行重新審視，避免方向的錯誤和偏差。
二是将石墨烯重點研究方向與制造業強國戰略相統一，圍繞新一代信息技術、航空航天裝備、節能與新能源汽車、生物醫藥等重點領域發展需求，聚焦重點，從國家層面進行前沿性和戰略性方向、專利和産品的布局，而對于那些技術含量不高的産品、技術交給市場。
三是遵循相應的科學規律和階段性特征，加強頂層設計和政策指導。制定相應的發展戰略、規劃和路線圖，對各階段的發展目标、産業布局、重點企業培育、關鍵技術突破、下遊應用行業、政策等進行統一部署，合理規劃産能和發展路徑，推進石墨烯差異化、特色化、集群化發展，避免低端同質化重複建設。
四是加強專利的前瞻布局和質量提升。加強石墨烯專利申請前的評估、細化專利鼓勵政策、建立完善公衆專利審查制度、加強專利授權事後審查等，提升專利質量和水平；引導實力較強的研究院所聯合企業加強專利的前瞻性、系統性布局，尤其在半導體器件、醫療健康、環境領域（如海水淡化、污水處理等）、基因測序等高技術含量領域進行專利布局。
全球石墨烯研發、生産綜合實力最強的前三甲是美國、日本、中國。不僅如此，IBM、英特爾、陶氏化學、三星等國際知名跨國企業紛紛将石墨烯及其應用技術作為長期戰略發展方向。五是盡快研究制定石墨烯技術成熟度路線圖，對技術進行成熟度評價和重點企業技術成熟度、經營狀況、産品銷售等進行評估，科學評判其産業化階段性和發展前景，避免盲目樂觀、過度炒作。堅決制止一蹴而就、急功近利和投機心理，樹立嚴謹務實、堅持不懈的“工匠精神”，引導媒體正确地宣傳。
第二，推動制約産業發展的關鍵技術的突破。
整合各類創新資源，建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、清潔生産技術、下遊高端應用等關鍵技術加強攻關。設立石墨烯産業基金，采用政策性财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，尋找殺手锏級的高端應用領域、方向和産品。
第三，加快石墨烯标準體系建設。
一是加強國際交流合作。積極參與國際标準制定，制定與國際接軌的石墨烯材料标準體系。二是盡快研究制定一批國家标準和行業标準，建立标準規範體系。包括相關産品定義、檢測和使用标準、行業規範條件，從産業布局、生産工藝與裝備、清潔生産、質量管理等方面加以規範。三是加強對石墨烯領域标準制定工作的财政扶持，鼓勵有條件的企業和研究機構參與制定工作，尤其是目前技術成熟度高、産業化應用較為成熟的複合材料、防腐塗料、锂離子電池等下遊應用領域，其标準的制定更要提高相關應用企業的參與度。
第四，搭建政産學研産業發展平台。
出台扶植石墨烯産業發展相關政策，加強政策引導，營造良好的發展環境；加強技術研發和人才培養；鼓勵企業創新，加強企業與高校、科研機構的緊密合作，成立企業技術中心，搭建産學研合作平台，形成以企業為主體、産學研結合的技術創新體系，聚焦重點産品，完善重點産品産業鍊，刺激重點産品的市場需求，加快重點産品的産業化進程；鼓勵地方創立石墨烯專業園區，建設完善公共服務平台，發揮專業園區在産學研合作中的載體作用，形成産業孵化培育體系，推動科研成果的産業化轉化。
第五，培育領軍型企業和人才。
充分發揮産業政策和财政資金的引導作用，鼓勵社會資本參與，以培育具有國際競争力的企業為目标，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。
（作者為工信部賽迪研究院原材料所所長、博士）