“新材料之王”石墨烯 高科技产业竞争的新疆域 产业规模将突破千亿

石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬、导热性及导电性最好的纳米材料，被誉为是颠覆未来的一种战略性新兴材料，不仅在航空航天、太阳能利用、纳米、电子学生物医疗、复合型材料等领域有广泛应用，而且在服饰、日用品等领域也独具商业应用潜能。曾有人断言，如果说20世纪是单晶硅的世纪，那么21世纪就是石墨烯的世纪。

可以说，石墨烯的出现，注定要引起全球范围的广泛关注，逐渐成为未来高科技产业竞争的新疆域。各国政府、企业和科研机构纷纷介入和布局石墨烯新材料研究和产业化工作，掀起了延续至今的“石墨烯热”。

而对于我国来说，石墨烯产业已经发展了十余年，在政府部门、生产企业、科研院所、相关高校等通力合作下，产业规模、企业数量均呈现跨越式增长，并在部分领域初步实现产业化应用，产业化进程居全球前列。

近年来，随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破，石墨烯的产业化应用步伐正在加快，基于已有的研究成果，并已广泛应用于锂电池、超级电容、光伏电池、油墨涂料、散热材料、触控面板、电线电缆、节能环保等领域。有专家指出，我国石墨烯全产业链布局已见雏形，基本上覆盖了从上游原材料到石墨烯材料制备，再到下游应用的全环节。

作为一种前沿新材料，在短时间内取得如此好的成效实属不易。与此同时，一个更为关键的问题已经摆在眼前：石墨烯实现真正产业化，还要走多远？今天，请跟随《中国科技信息》一起来寻找这个问题的答案。

21世纪的战略性新兴材料

石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的新型纳米材料，被誉为21世纪的战略性新兴材料，又号称“新材料之王”。

自从被发现以来，石墨烯凭借其优异的材料性能，一方面激发着学术界科研热情，另一方面也掀起了应用开发和产业化的浪潮。各国政府、企业和科研机构纷纷介入和布局石墨烯新材料研究和产业化工作，掀起了延续至今的“石墨烯热”。我国就曾先后出台《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》《国家创新驱动发展战略纲要》《新材料产业发展指南》《“十三五”材料领域科技创新专项规划》等文件，确立石墨烯在新时代我国制造业发展中的重要战略地位。

事实上，石墨烯被誉为“新材料之王”，这种说法毫不夸张，因为它的应用非常广泛：在新能源领域，石墨烯主要用作锂离子电池正极材料的导电添加剂，比当前主流炭黑导电剂拥有更大的优势；在涂料领域，石墨烯可提升涂料的机械力学性能、化学稳定性和防腐性能；在热管理和大健康领域，国内市场推出很多石墨烯电热产品，如电热服装、电热毯、红外理疗房、地暖墙暖、护颈护腰等；在智能终端领域，石墨烯散热（导热）膜散热效果好，助力智能终端设备快速降温；在芯片领域，石墨烯碳基材料未来有望取代硅基材料；在航空航天领域，石墨烯可用作航天用高导热骨架材料、航天复合材料、新型航天润滑材料、制备航天传感器、航天太阳能电池等。

未来，我国还将在电化学储能、海洋工程、柔性电子器件、重大环保技术装备、汽车、航天航空行业等领域拓展石墨烯应用。

2025年整体产业规模突破千亿

如今，石墨烯已上升为国家战略级产业，各级政府和有关部门根据国家总体规划纷纷出台各地配套政策与措施，推进石墨烯科技研究与产业化进程。根据工信部发布的《中国制造重点领域技术路线图》，到2025年，高质量石墨烯粉体年产达可达万吨级以上，薄膜年产达上亿平方米，实现8英寸石墨烯芯片批量生产，突破石墨烯在电子信息领域应用的技术瓶颈，整体产业规模突破千亿。

从产业链角度来看，石墨烯行业产业链上游主要为石墨、甲烷等含碳原材料及相关石墨烯制备设备；中游为石墨烯生产供应厂商；下游广泛应用于锂电池、超级电容、光伏电池、油墨涂料、散热材料、触控面板、电线电缆等行业。

那么我国在产业链中，又有哪些优势呢？上游方面，中国是全球最大的石墨生产国，近年来中国天然石墨产量平稳，初步统计2022年产量121.4万吨；下游方面，新能源导电剂用石墨烯是我国石墨烯最大应用领域，是行业增长的主要驱动来源。同时随着我国新能源汽车行业的飞速发展，锂电池行业也随之快速发展，下游需求增加促进了我国石墨烯行业的发展。

总之，政策的推进有助于这个石墨烯行业从兴起走向高速发展，而产业优势也将我国摆在了全球石墨烯行业的前列。专家预计2023年我国石墨烯产业市场规模将达367亿元，未来预计产业规模将进一步扩大。

我国石墨烯全产业链布局已见雏形

目前，我国石墨烯全产业链布局已见雏形，基本上覆盖了从上游原材料到石墨烯材料制备，再到下游应用的全环节，石墨烯的研究和产业化发展持续升温，未来将会应用于锂离子电池、锂硫电池、薄膜分离、超级电容器等制造中。

不过，由于石墨烯从发现至今仅经历10余年，其发展仍处于较新的阶段。一方面，尽管石墨烯在规模化生产技术和工艺装备等方面均取得重大进展，但其低成本规模化制备技术、下游应用技术、绿色制备技术等方面仍存在技术瓶颈，且产品普遍存在尺寸和层数不均匀、质量不稳定等问题，材料的各项性能指标远不及实验室水平，难以满足大规模工业化量产的需求，制约了石墨烯在下游应用领域的拓展。

另一方面，石墨烯产业化之路还存在其他一些障碍。比如，石墨烯在某些性能方面本身也存在竞争性材料，如碳纤维、碳纳米管、硅材料、石墨烯粉体等。石墨烯制备还存在着环境风险。氧化石墨烯制备过程中需要大量的酸、碱，材料本身具有较强的稳定性和极易扩散，对环境具有较大的风险。

由此可见，可控、宏量制备是任何新材料发展的首要、基础和关键问题。为了支撑石墨烯产业发展，其制备需要满足高质量、无缺陷或缺陷调控、绿色环保、低成本等要求。同时，石墨烯属于技术、人才和资金高度密集型的前沿新材料产业，只有跟下游应用深度融合，完全打开应用市场才能快速发展。