陳志(中國科學(xué)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院)

　　石墨烯2004年被首次成功制備，2010年這一成果獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，間隔僅短短6年。由于石墨烯集眾多特性于一身：它是最薄、最輕、最強(qiáng)、最堅(jiān)硬的材料，導(dǎo)熱導(dǎo)電性能非常好，還兼具柔性、透明等特性，而且只有質(zhì)子能夠穿透。因此，石墨烯號稱新材料之王。近年來，我國對石墨烯的關(guān)注猶如前幾年的光伏、機(jī)器人一般，各類產(chǎn)品、企業(yè)、園區(qū)等如雨后春筍紛至沓來，但是它的發(fā)展正在重復(fù)以上新興產(chǎn)業(yè)的舊有路徑。在當(dāng)前科

　　技競爭日趨激烈的形勢下，我國欲執(zhí)此行業(yè)之牛耳必須在產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑上有所變化和突破。

　　一、石墨烯的繁榮與井噴

　　從產(chǎn)業(yè)總體看，石墨烯還處于發(fā)展初級階段，2014年才出現(xiàn)真正的銷售數(shù)據(jù)。2016年國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)整體營收超過40億元，是2015年石墨烯市場規(guī)模的近10倍。企業(yè)數(shù)量飛快增長，很多研究機(jī)構(gòu)估計(jì)2015年我國石墨烯相關(guān)企業(yè)在200～300家左右。但根據(jù)中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟數(shù)據(jù)，截至2017年，我國相關(guān)企業(yè)數(shù)量已經(jīng)達(dá)到2000多家，其中已有成形石墨烯業(yè)務(wù)的企業(yè)數(shù)量超過500家。石墨烯概念股屢屢被資本市場追捧。10家企業(yè)在新三板完成融資，3家企業(yè)融資額突破億元。而主板布局石墨烯的相關(guān)上市公司達(dá)到40多家，其中真正投入石墨烯業(yè)務(wù)的有20多家。

　　這種井噴現(xiàn)象還表現(xiàn)為各類石墨烯科研機(jī)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)開始全國遍地開花，園區(qū)目前至少有20余家，發(fā)展較好的江蘇省石墨烯園區(qū)有常州、南京、無錫等地，連科技基礎(chǔ)相對薄弱的中西部城市例如四川攀枝花、江西共青城、江西廣豐均擁有石墨烯產(chǎn)業(yè)園區(qū)或者研究院。

　　從科技創(chuàng)新看，中國擁有全世界最為龐大的石墨烯研發(fā)隊(duì)伍，從2011年起發(fā)表的學(xué)術(shù)論文數(shù)量就穩(wěn)居世界第一。雖然各個(gè)機(jī)構(gòu)專利檢索范圍不同，但結(jié)果類似，中國石墨烯相關(guān)專利占全球?qū)＠谋壤?0%左右，其次為韓國、美國和日本。

　　二、石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展方式的諸多慣性

　　與近年來備受關(guān)注的新能源、稀土、機(jī)器人等諸多新興產(chǎn)業(yè)類似，雖然石墨烯底層創(chuàng)新類型、驅(qū)動(dòng)要素、產(chǎn)業(yè)周期有自身特點(diǎn)，但是目前的發(fā)展路徑卻展現(xiàn)出在我國企業(yè)創(chuàng)新能力整體局限的條件下，新興產(chǎn)業(yè)被鎖定路徑或者形成慣性的諸多現(xiàn)象。

　　(一)知識供給以高校和科研院所為主，產(chǎn)業(yè)部門的角色欠缺、融通不夠

　　從論文、專利等主要指標(biāo)看，我國目前石墨烯的知識供給主體包括北京大學(xué)、清華大學(xué)、國家納米中心、中國科學(xué)院金屬研究所、中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所等。從石墨烯全球?qū)＠暾埩颗琶?0位的申請人及其申請量來看，雖然中國擁有13個(gè)機(jī)構(gòu)，但有12個(gè)是大學(xué)，而競爭國家例如韓國卻是三星、LG大公司為主導(dǎo)，其中三星是目前全球石墨烯專利技術(shù)的領(lǐng)先者。

　　(二)分散的市場結(jié)構(gòu)和偏弱的技術(shù)能力

　　目前，我國介入石墨烯生產(chǎn)和應(yīng)用開發(fā)的數(shù)百家企業(yè)基本為中小企業(yè)和初創(chuàng)公司，這些企業(yè)的注冊資本大部分低于5000萬元，占總數(shù)的80%左右。資金、人員和研發(fā)實(shí)力等都無法與這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)早有布局的三星、IBM、巴斯夫、諾基亞、英特爾等大型企業(yè)相匹敵。雖然有部分大型民營企業(yè)、國企和央企開始關(guān)注石墨烯，但多數(shù)尚未有實(shí)質(zhì)性投入。

　　(三)豐滿的應(yīng)用理想、骨感的制備現(xiàn)實(shí)下競爭秩序的失范

　　從基本原材料到最后應(yīng)用，無論是集成電路、稀土，還是石墨烯，新興產(chǎn)業(yè)一般都有一條越拉越長的產(chǎn)業(yè)鏈。吸引各類創(chuàng)新和市場主體的是廣闊的下游應(yīng)用，但是扼住咽喉的往往是前端。理想的石墨烯具有完美的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，而現(xiàn)實(shí)的石墨烯卻是由無數(shù)個(gè)石墨烯微片拼接而成。目前還沒有找到獲得大面積單晶石墨烯的工業(yè)合成方法，無法量產(chǎn)高質(zhì)量石墨烯。下游應(yīng)用端，概念性產(chǎn)品更是居多。雖然部分企業(yè)已經(jīng)具備生產(chǎn)石墨烯粉體、漿液、導(dǎo)熱膜、功能涂料、導(dǎo)電油墨和觸控屏的能力，但在理想和現(xiàn)實(shí)均遭受打擊的情況下，各種混淆視聽、魚龍混雜的現(xiàn)象層出不窮。很多號稱“石墨烯”的產(chǎn)品在顯微鏡下露出了馬腳，東旭光電公司宣稱推出了世界首款石墨烯基鋰離子電池產(chǎn)品 并稱能提高電池容量，充電用時(shí)15分鐘，充電效率是普通充電產(chǎn)品的24倍。但實(shí)際上，根據(jù)石墨烯原理，石墨烯基鋰電池或許能提高充放電速度，但對于電池的容量并沒有什么改觀。

　　(四)戰(zhàn)略性、殺手锏級別的布局明顯不夠

　　從全世界看，目前上游的制備都在積極投入，但是在下游部署卻已經(jīng)有差別。我國企業(yè)目前集中在鋰離子電池、散熱材料、環(huán)保材料等方面，中低端應(yīng)用較多。領(lǐng)先院所如北京大學(xué)也還只在超級石墨烯玻璃、超級石墨烯光纖等方面發(fā)力，瞄準(zhǔn)的是已有普通產(chǎn)品的改性。而從美國、歐盟看，布局都相當(dāng)全面、多元，同時(shí)都瞄準(zhǔn)了石墨烯未來的殺手級應(yīng)用，例如IBM主要從事石墨烯場效應(yīng)晶體管(FET)和介電層相關(guān)研究，2011年研制出首款由晶圓尺寸石墨烯制成的集成電路，2014年利用主流CMOS工藝已經(jīng)制備出世界上首個(gè)多級石墨烯射頻接收器。歐盟委員會(huì)則認(rèn)為，從長期看，石墨烯材料可能同鋼鐵、塑料一樣重要，有可能代替硅成為信息技術(shù)的基礎(chǔ)材料。早在2007年，歐盟支持曼徹斯特大學(xué)的第一個(gè)項(xiàng)目三個(gè)方向中除了兩個(gè)基礎(chǔ)研究，就是石墨烯晶體管的應(yīng)用研究。2013年1月，石墨烯被列為“未來新興技術(shù)旗艦項(xiàng)目”，路線圖中包括電子器件、光子學(xué)和光電子學(xué)、傳感器、柔性電子、能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)、復(fù)合材料及生物醫(yī)用設(shè)備等多個(gè)高端應(yīng)用方向。2016年歐盟公布了第一階段進(jìn)展，取得的8大亮點(diǎn)成果中，包括石墨烯電池、光纖等多個(gè)與我國直接競爭的領(lǐng)域，更有石墨烯與神經(jīng)元、無摩擦石墨烯等尖端應(yīng)用。

　　三、并跑型產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式的建議

　　毫無疑問，石墨烯目前全球都處于萌芽期，產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系正在構(gòu)建，各國研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)面臨的難點(diǎn)基本類似。但從中國目前技術(shù)、產(chǎn)品的變化現(xiàn)狀看，還基本依循于舊有高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的路徑，企業(yè)從中低端進(jìn)入，有走向光伏、稀土結(jié)構(gòu)性過剩的可能，這肯定不利于我國在并跑類產(chǎn)業(yè)競爭中取得領(lǐng)先。具體有以下建議：

　　(一)三種前途下，產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系應(yīng)注重制高點(diǎn)和咽喉要道的布局

　　從目前主流觀點(diǎn)看，石墨烯擁有三種前途：第一種前途類似于碳纖維。隨著石墨烯原材料制造水平不斷提升，石墨烯像碳纖維那樣，成為某個(gè)特定行業(yè)的殺手锏級材料。這一點(diǎn)已經(jīng)基本取得共識。第二種前途類似于塑料，用途極其寬泛?，F(xiàn)在大多數(shù)企業(yè)正致力此方向。第三種前途類似于硅芯片，石墨烯成為“碳時(shí)代”的重要標(biāo)志。歐美企業(yè)正在努力尋找此種可能?；谝陨峡紤]，我國下一步的布局需要設(shè)立專門重大科技計(jì)劃，除了在宏量制備層面繼續(xù)努力外，更需要在第一種和第三種前途上發(fā)力。

　　(二)需要整合資源，迅速提升企業(yè)的創(chuàng)新能力

　　中國企業(yè)開展石墨烯的研究較晚，進(jìn)入后短期內(nèi)甚至連生產(chǎn)能力都沒有，因此都設(shè)法通過各種渠道獲取石墨烯技術(shù)。其中大部分技術(shù)來自國內(nèi)的大學(xué)和研究所，小部分來自海歸人才及國外的公司或研究機(jī)構(gòu)。從韓國、歐盟的經(jīng)驗(yàn)看，需要聚合產(chǎn)業(yè)、科研院所等多方面力量，例如韓國將韓國科學(xué)技術(shù)院在內(nèi)的41家研究機(jī)構(gòu)與6家企業(yè)整合成石墨烯聯(lián)盟，在聚焦領(lǐng)域由特定的企業(yè)或研究機(jī)構(gòu)牽頭完成相關(guān)項(xiàng)目，如三星(觸摸面板)、韓國電子通信研究院(OLED面板)、 SANGBO (復(fù)合薄膜)、CHANGUNG (電磁屏蔽涂層)和浦項(xiàng)制鐵 (防腐涂層)等，大多數(shù)是企業(yè)牽頭。我國也急需在石墨烯相關(guān)國家科技項(xiàng)目中，改革項(xiàng)目形成與實(shí)施機(jī)制，探索產(chǎn)學(xué)研合作的新模式，如劉忠范院士提出的“研發(fā)代工模式”，解決企業(yè)研發(fā)力量的不足和研發(fā)機(jī)構(gòu)產(chǎn)業(yè)化難題。

　　(三)不斷完善石墨烯創(chuàng)新體系，同時(shí)規(guī)范競爭行為

　　我國還需要加強(qiáng)石墨烯技術(shù)基礎(chǔ)、技術(shù)轉(zhuǎn)化等公共研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)平臺的建設(shè)，在合適時(shí)機(jī)建立以企業(yè)為主體的國家級石墨烯技術(shù)創(chuàng)新中心。同時(shí)推進(jìn)石墨烯相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作，促進(jìn)行業(yè)監(jiān)督和自律，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)規(guī)范、有序發(fā)展。

　　基金項(xiàng)目：科技部科技創(chuàng)新戰(zhàn)略研究專項(xiàng)“促進(jìn)科技與經(jīng)濟(jì)融通發(fā)展重大問題研究”(ZLY201732)、“新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展與‘創(chuàng)新政策3.0’研究”(ZLY201709);智庫專項(xiàng)“產(chǎn)業(yè)融合中科技創(chuàng)新重大問題研究”;北京市科委軟科學(xué)項(xiàng)目“懷柔科學(xué)城科學(xué)規(guī)劃研究”(Z17100002617004)。