迄今發現的厚度最薄、重量最輕、強度最高、透光最好、導電導熱最優的新材料是誰啊？非石墨烯莫屬。石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”。科學家甚至預言石墨烯将“徹底改變21世紀”，掀起一場席卷全球的颠覆性新技術新産業革命。
自2004年石墨烯被英國曼徹斯特大學兩位科學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫破天荒發現，特别是2010年因此獲得諾貝爾物理學獎，短短六年時間，在全球引發了一浪高過一浪的“石墨烯風潮”。高校科研機構卯足了勁，發表論文、申請專利如下餃子，政府紛紛制定宏大的戰略規劃并提供政策支持，資本、企業更是豪擲千金、為之瘋狂，都想在第一時間搶占石墨烯産業第一高地、拔得頭籌。
我國石墨烯産業發展的火爆程度有過之而無不及，但同國外重視石墨烯基礎理論研究、高端應用和理性投資相比，中國的一系列發展亂象令人擔憂，轟轟烈烈的“造烯運動”已陷入泡沫化、低端化、應用乏力、小散亂等困境。作為二維碳材料，石墨烯本是極具前沿的高端科技，應像歐美日韓等産學研界一樣，持之以恒、精益求精地攻堅克難，掌握核心技術，而不是炒作概念、盲目跟風、急功近利。
事件華為推出石墨烯基锂離子電池
華為公司中央研究院瓦特實驗室在第57屆日本電池大會上宣布推出業界首個高溫長壽命石墨烯基锂離子電池。實驗結果顯示，以石墨烯為基礎的新型耐高溫技術可将锂離子電池上限使用溫度提高10℃，使用壽命是普通锂離子電池的2倍。
自2015年10月華為與英國曼徹斯特大學達成石墨烯應用研究項目後，業界很期待華為能在石墨烯領域推出“颠覆性”成果。此電池的推出，意味着石墨烯助力的高溫锂離子電池研究取得重大突破。
華為瓦特實驗室首席科學家李陽興表示，石墨烯基高溫锂離子電池的技術突破主要來自三方面：在電解液中加入特殊添加劑，除去痕量水，避免電解液的高溫分解；電池正極選用改性的大單晶三元材料，提高材料的熱穩定性；同時，采用新型材料石墨烯，可實現锂離子電池與環境間的高效散熱。這三項技術突破的協同發力，讓華為這款新電池的性能秒殺目前市面上的大部分锂電池。其中，石墨烯起到的作用是高效散熱，而非電池的正極或負極材料。
據了解，華為計劃将“石墨烯增強電池”用于沙漠、陽光直曬等高溫極端環境的移動網絡基站，使用該高溫锂離子電池的外挂基站工作壽命可達4年以上。
有業内人士指出，華為石墨烯基锂離子電池裡面的“石墨烯”僅用于提升锂離子電池散熱效果。而電池電極上也并沒有使用石墨烯材料提高導電性，更沒有直接使用石墨烯材質制作電池主體。但是一些公衆号和科技媒體可能出于蹭熱度或者某些利益原因，卻以“石墨烯”為切入點，胡編亂造出“華為正式發布石墨烯電池”或者“華為開啟石墨烯商用時代”之類的言論，極大地誤導了一般讀者。
背景紅紅火火石墨烯
在經曆了2014年至2016年的高速發展後，目前我國約有400多家經營石墨烯業務的企業，約占全球石墨烯企業數量的3/4，主要集中在長三角、珠三角和京津冀魯區域。将石墨烯作為主營業務的約70家，多呈小型、初創等特點。按經營業務劃分，還可進一步分為石墨烯粉體企業和石墨烯薄膜企業，前者數量約50家，後者約10家。除了資本的角逐和推波助瀾，石墨烯也引起了國家層面的關注。最近兩年間，國家主席習近平先後3次考察和調研石墨烯産業，并對其寄予厚望。中國政府還陸續出台了多項支持政策。《中國制造2025》重點領域技術路線圖中提到，中國石墨烯産業未來總體目标是“2020年形成百億産業規模，2025年整體産業規模突破千億”。
當前，中國是石墨烯研究和應用開發最為活躍的國家之一。據統計，我國石墨烯專利和論文全球第一，已成為全球範圍内石墨烯出版物和專利的領先者，申請的石墨烯專利數量占全球總數的1/3，位居首位。全球第一條和第二條規模化量産的石墨烯生産線也誕生在中國。甯波、常州、無錫、青島、重慶等地都紛紛設立了石墨烯産業園區。
聯盟秘書長李義春表示，因為大批企業投身石墨烯産業化，2016年石墨烯産值預計将達到30億元，遠遠超過去年的6億元。還有很多企業正在嘗試産業化，2017年估計有五個到六個新領域産業化應用會突破。到2018年，石墨烯産值預計可達到100億元，整個行業将迎來應用爆發年。
此外，《石墨烯材料的術語、定義及代号》國家标準已基本完成制定工作，正在報批程序中。
伴随着中國企業和專利爆發式的增長，“中國國際石墨烯創新大會”已連續舉辦了三屆。石墨烯聯盟秘書長李義春深有感觸地說，三年間，全國石墨烯企業如雨後春筍般誕生，僅從大會上來看，一方面參會企業明顯增多，另一方面在單位構成上，已由最初80%~90%是政府、高校及科研院所，轉變為70%~80%為企業。
“石墨烯主要以石墨烯粉體及石墨烯薄膜兩種形式存在。”中國非金屬礦工業協會石墨專委會副秘書長劉榮華介紹說，石墨烯粉體通過天然石墨制備，應用于新材料領域和能源領域。新材料領域包括防腐塗料、散熱材料、電學材料和功能增強材料等；能源領域包括超級電容器和锂離子電池。石墨烯薄膜通過甲烷制備，應用于電子領域、環境領域和醫藥領域等。電子領域包括觸控屏、電子元器件、傳感器材料和燃料電池材料等；環境領域包括金屬污染土壤修複、重金屬污染治理、海水淡化和霧霾預警等；醫藥領域包括靶向藥物輸送和催化載體等。
劉榮華認為，石墨烯處于産業化突破前的黎明期，在複合材料、锂離子電池正極材料以及電子觸摸屏領域最有希望率先産業化。“長期來看，石墨烯想象空間最大的應用領域是替代矽，成為下一代超高頻率晶體管基礎材料，應用于高性能集成電路和新型納米電子器件中。”
由于具有超強特性，石墨烯将給各個領域帶來令人驚奇的巨大變化。用石墨烯取代矽，計算機處理器的運行速度将會提高數百倍，這項應用在未來的數據中心、智慧城市等建設中，可發揮作用的空間不可限量；石墨烯電子顯示屏，不僅更薄、透光性更好，還更有韌性和柔性，不容易破損，甚至還能夠卷起來；用石墨烯制造的感光元件，性能增強千倍，在昏暗的光線環境中，依然能夠捕捉到較為清晰的物體影像。不難看出，石墨烯應用前景巨大、潛力無限，這正是全球各國争相布局石墨烯産業的原因。
《中國制造2025》明确了石墨烯在戰略前沿材料中的關鍵地位，并提出到2020年形成百億産業規模，規模化制備及在儲能、印刷電子、航空航天複合材料、海洋工程防腐等應用領域達到國際先進水平；2025整體産業規模突破千億，電動車锂電池石墨烯基電極材料産業規模達萬噸級，海洋工程等石墨烯基防腐塗料産業規模達十萬噸級，柔性電子用石墨烯薄膜産業規模達上億平方米。
重點的發展領域包括：石墨烯基電極材料在電動車領域應用，石墨烯基防腐材料在海洋工程領域應用，石墨烯薄膜在柔性電子領域應用，石墨烯基散熱材料在光電領域應用，以及石墨烯材料的規劃化制備技術。
焦點高端産業低端化
盡管中國的石墨烯基礎研究和産業化研發都取得了巨大的進步，在國際上位列第一方隊，但也暴露出制約石墨烯産業持續發展的諸多問題。很多人誤認為進入石墨烯行業的門檻很低，并且誤以為石墨烯時代就在眼前。實際上石墨烯相關基礎研究的熱潮剛剛退去，石墨烯原材料的規模化生産才剛剛開始，應用研究也隻能說逐漸走出實驗室。就現狀而言，石墨烯仍處在産業化前夜，至多是起步階段。這種認識上的誤區導緻很多人盲目樂觀，盲目進入石墨烯領域。
中關村石墨烯産業聯盟理事長、北京大學教授、中科院院士劉忠範指出，我國擁有龐大的石墨烯新材料研發隊伍，但仍處于分散的、小作坊式的無序發展階段；石墨烯産業園區建設盲目冒進，簡單重複，特色不清；整個行業存在急功近利的傾向，隻重視低端産出，輕視對未來石墨烯産業核心技術的關注和投入。
“這張是中國石墨烯産業園區布局圖，我經常要更新這張圖，其中20多個産業園我都去過；這一張是‘大躍進’時期河北省徐水縣修建的土高爐，當前全國轟轟烈烈的石墨烯産業園建設運動讓我想起了當年的大煉鋼鐵運動，這種運動式的做法會帶來很多問題。”劉忠範不無擔憂地說。
工信部賽迪研究院原材料工業研究所博士李丹表示，我國石墨烯研究基本上屬于自發性的群衆運動，一大堆人哄搶一塊蛋糕，投入非常分散，缺少國家層面的全局性規劃，這樣很難布局長遠目标。“這樣的發展模式常常帶來表面上的繁榮，并且造成人力、物力和财力資源的嚴重浪費。”李丹直言。
據了解，盡管石墨烯主要被當作改性添加劑廣泛應用于塗料、複合材料、動力電池等領域，但對其品質要求并不高，産品附加值也不高，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。除産品附加值低之外，低端産能擴張過快、産品同質化嚴重等也困擾着石墨烯的發展。
石墨烯的發現者安德烈·海姆在2016年中國國際石墨烯創新大會上指出，中國目前推出的石墨烯産品普遍呈低端化特點，還沒有發揮石墨烯的“真正能量”。
究竟低端到什麼程度呢？這裡列舉一二，有枕頭、電熱毯等床上用品，有護肩、護膝、護腰等健康産品，有内衣、襪子、鞋底、鞋墊等鞋服産品，有散熱器、充電寶、移動電源等電子電器産品，還有輪胎等汽車産品。而國外大企業都是應用于光電器件、傳感器、醫藥、環保材料等高端領域。
從科研角度看，中國的石墨烯研究處于世界領先位置。根據中華人民共和國知識産權局、Wind數據庫資料，2015年中國專利申請數量達7925個，居全球第一。而從專利布局來看，企業和學校總占比達80%以上，公司占比遠遠低于學校，産業化進程提速有限。
我國雖然科研人員和成果數量大，但高精尖的原始科研成果還較少，大多采用跟蹤研究的方法，重大創新還比較少，研究成果還主要集中在基礎研究領域，高端應用技術還相對薄弱。
清華大學深圳研究生院院長、碳材料專家康飛宇曾公開表示，我國雖然在石墨烯論文發表量上位居全球首位，但不少科研院所并不知道産業界到底要什麼，科研和應用脫節問題突出。
我國企業通常重視短期發展急于變現，對研發的投入也不夠。據了解，國内的石墨烯産品多為針對兩三年以内可以形成産業的應用。例如将石墨烯添加到現有材料裡提升其性能。石墨烯的高端應用需要大量資金投入，而且風險很高，五年後才可能形成産業應用，國内民營企業很難有實力去進行布局。
中國石墨烯産業技術創新戰略聯盟秘書長李義春指出，與國外相比，中國企業在石墨烯高端應用上的投入差距巨大，相關的高端研發技術落後三年，研發成果已落後五年。因此，李義春建議，政府應在石墨烯高端領域的研發上加大資金支持力度。
啟示呼喚工匠精神
所謂“高端應用”，是指具有高技術含量、高附加值的應用。石墨烯極高的導熱性、導電性、比表面積等優良特性，使其成為儲能、電子、光電器件的首選材料，這些也是石墨烯最有可能發揮決定性作用，成為不可替代的“超級材料”的應用場景。大材小用無異于延誤戰機、竭澤而漁。
在高端應用中，石墨烯的空間有多大？劉忠範認為，超級石墨烯光纖、超級石墨烯玻璃、石墨烯透明電極和外延緩沖層或許會成為石墨烯“殺手锏”級的應用。
對于發達國家石墨烯産業發展的現狀，李丹表示，美國在石墨烯專利布局方面比較全面，日本在薄膜晶體管領域處于領先地位，韓國在納米器件領域具有領先優勢，歐盟則把石墨烯研究作為首批技術旗艦項目之一。
針對當前我國石墨烯發展亂象叢生的局面，李丹提醒，石墨烯産業化進程不能一擁而上、一蹴而就，而是一個長期、緩慢的過程。目前，資本市場将石墨烯捧成了“上帝材料”，但國内研究缺少有價值的專業研發成果，石墨烯市場“虛火過旺”。
中科院國家納米中心研究員智林傑也建議，要推動石墨烯産業健康發展，從技術角度來看，首先需要一批石墨烯企業靜下心來，将石墨烯制備做好，因為制備技術優化是石墨烯高品質應用的前提。
劉忠範表示，“未來的石墨烯産業注定是一塊很大的蛋糕，但中國能切到多少還取決于我們現在關注什麼，是明天的技術，而不僅僅是今天的産品。中國的石墨烯産業呼喚工匠精神，精益求精，追求極緻，不屈不撓。”
石墨烯作為一種戰略新興材料，國家既要積極謀劃布局，更要加快科研體制改革步伐，确立以企業為主體的創新體系。我們不能過于急功近利，既要關注今天的産品，更要關注未來的核心技術。隻有擁有這些核心技術，才能擁有石墨烯産業的未來。
改革開放之初，諾貝爾獎獲得者楊振甯先生曾經給鄧小平寫過一封信，信中指出：中國的科學研究傾向于走兩個極端，或者注重原理的研究，或者注重産品的研究，反過來對這兩種研究之間的發展性研究似乎沒有被注重。發展性研究是一種中期的投資，希望5年、10年或20年，成果能增強社會生産力。這種投資是中國十分脆弱的環節。楊振甯先生的這段話仍然具有現實意義，值得我們深思。
在急功近利的當下，石墨烯産業發展迫切需要“工匠精神”。當年碳纖維的研發曆史就是一個很好的例子。日本東麗公司花費了近半個世紀，投入了1400億日元，才推開了碳纖維在航空航天領域應用的大門，開啟了碳纖維應用新時代。石墨烯擁有光明的未來，但需要耐心和堅持，需要踏踏實實的研發。華為今天的成功，也是來自于堅持不懈的研發。