國(guó)內(nèi)石墨烯掀材料革命 投資需謹(jǐn)慎

在去年10月歐洲兩位科學(xué)家通過(guò)研究石墨烯獲得諾貝爾獎(jiǎng)后，短短幾個(gè)月，石墨烯因其引發(fā)新一輪材料革命的潛質(zhì)正在全球受到熱捧。而當(dāng)6月14日四川金路樹脂股份有限公司宣布與中科院合作開發(fā)石墨烯后，國(guó)內(nèi)各路大軍的石墨烯熱達(dá)到高潮。

看上去，在這個(gè)被譽(yù)為將引發(fā)新材料產(chǎn)業(yè)革命、有可能改變下游產(chǎn)業(yè)格局的新產(chǎn)品上，國(guó)內(nèi)企業(yè)與國(guó)外同時(shí)起步了。但是，CCIN記者在最近就此進(jìn)行采訪時(shí)，不少專家和企業(yè)負(fù)責(zé)人都表示，對(duì)石墨烯的投資風(fēng)險(xiǎn)很大，業(yè)內(nèi)應(yīng)該慎重。

革命性的石墨烯

CCIN記者采訪了多位專家和企業(yè)相關(guān)技術(shù)人員后了解到，石墨烯是由單個(gè)碳原子呈六邊形排列而形成的一種納米級(jí)材料，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)碳原子層，其約0.34納米的厚度相當(dāng)于頭發(fā)直徑的二十萬(wàn)分之一。就是這樣一種肉眼根本看不到的材料，卻因其在導(dǎo)電性、韌性等方面的突出特性有望在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、光伏產(chǎn)業(yè)、鋰離子電池、新一代顯示器等傳統(tǒng)領(lǐng)域和新興領(lǐng)域帶來(lái)革命性的突破。

首先，石墨烯有望讓計(jì)算機(jī)處理器的運(yùn)行速度快數(shù)百倍。硅作為目前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的最重要原料，有著“微電子大廈的基石”之稱，而這塊基石一旦被石墨烯取代，計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度將產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。

中科院物理所從事石墨烯研究的張廣宇研究員告訴CCIN記者，由于受到材料本身屬性的限制，在室溫下硅基處理器的運(yùn)行速度達(dá)到3GHZ后就很難繼續(xù)提高。硅的載流子遷移率（即載流子在電場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)速度快慢的量度）僅為1000~2000cm2/Vs，而石墨烯的這個(gè)指標(biāo)能夠達(dá)到幾十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)，是迄今發(fā)現(xiàn)的載流子遷移率最高的物質(zhì)之一。這一特性意味著一旦石墨烯能夠取代或部分取代硅，計(jì)算機(jī)處理器運(yùn)行速度有望達(dá)到100GHZ甚至1000GHZ。

其次，石墨烯有望引發(fā)觸摸屏和顯示器產(chǎn)品的革命，制造出可折疊、伸縮的顯示器件。張廣宇說(shuō)，石墨烯既透明又導(dǎo)電的特點(diǎn)，使得它作為透明導(dǎo)電膜的潛力非常大，而透明導(dǎo)電膜正是觸摸屏和LED顯示屏的重要組成部分。

據(jù)了解，目前這類產(chǎn)品中的透明導(dǎo)電膜材料主要是氧化銦錫，但是氧化銦錫相對(duì)于石墨烯韌性較差，在折疊或是拉伸時(shí)會(huì)影響影像效果。石墨烯取代氧化銦錫后能制成可折疊、甚至伸縮的顯示器件。目前國(guó)外科研機(jī)構(gòu)對(duì)石墨烯在這個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究比較熱，進(jìn)展也較大。去年諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C布之前，韓國(guó)三星公司和成均館大學(xué)的研究人員已經(jīng)制造出由多層石墨烯和玻璃纖維聚酯片基底組成的柔性透明顯示屏。一旦這種觸摸屏能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)，研究人員認(rèn)為，從理論上來(lái)講人們可以卷起手機(jī)，然后像鉛筆一樣將其別在耳后。

再次，石墨烯可以推動(dòng)超級(jí)電容器發(fā)展，使得同等體積的電容擴(kuò)充5倍以上的容量。目前全球超級(jí)電容器已經(jīng)在數(shù)碼相機(jī)、電動(dòng)車系統(tǒng)、變配電站、智能水表、太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)能發(fā)電等領(lǐng)域開始使用。

據(jù)了解，超級(jí)電容器是介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種新型儲(chǔ)能裝置，能夠在幾秒鐘內(nèi)完成充電，容量能夠達(dá)到幾百甚至上千法拉。超級(jí)電容器是通過(guò)導(dǎo)體表面來(lái)存儲(chǔ)電荷，適合電子聚集的有效表面積越大，容量就越大。而石墨烯具有超大的比表面積，單層石墨烯的比表面積能達(dá)到2630平方米/克，是極為理想的超級(jí)電容器儲(chǔ)能材料。實(shí)驗(yàn)表明，使用石墨烯作為電極的超級(jí)電容器能夠產(chǎn)生相同體積電容器6倍以上的容量。

此外，石墨烯還能大幅提高鋰離子電池性能。目前石墨類碳材料已經(jīng)成為鋰電池最主流的電極材料，石墨烯加入鋰電池電極中能夠大幅提高導(dǎo)電性能。實(shí)驗(yàn)證明，將石墨烯應(yīng)用于鋰電池的負(fù)極材料中，其比容量可以達(dá)到540mAh/g以上，如果在其中摻入碳納米管后，負(fù)極的比容量可以達(dá)到730mAh/g，而目前普通的人造石墨負(fù)極的比容量只有370mAh/g。

除此之外，石墨烯因其超出鋼鐵數(shù)十倍的強(qiáng)度也有望被用于制造紙片般薄的超輕型飛機(jī)材料、超堅(jiān)韌的防彈衣，和“太空電梯”的纜線，在這些領(lǐng)域?qū)⒁l(fā)革命性的突破。

追捧熱潮此起彼伏

石墨烯如此神奇的特性，在其因諾貝爾獎(jiǎng)聲名鵲起后，國(guó)內(nèi)隨即掀起了一波又一波追捧熱潮。讓人覺(jué)得，似乎在這個(gè)革命性的新產(chǎn)品上，中國(guó)企業(yè)要引領(lǐng)世界潮流了。

從去年諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C布至今，但凡與石墨烯沾上邊的上市公司，不管是借機(jī)炒作還是果有其事，無(wú)一不成為市場(chǎng)熱捧的焦點(diǎn)。

去年10月底，中國(guó)寶安集團(tuán)子公司深圳貝特瑞新能源材料股份有限公司一位高管在某論壇宣布公司涉足石墨烯后，中國(guó)寶安股價(jià)從10月18日的10.75元逆勢(shì)高揚(yáng)，一個(gè)多月后一度漲至19.16元的高點(diǎn)；今年1月19日，中國(guó)寶安又宣布已完成石墨烯制備工藝的小試，并已提交了一項(xiàng)該產(chǎn)品相關(guān)技術(shù)發(fā)明專利，次日該股即在低開低走的大盤中迅速?zèng)_擊漲停，領(lǐng)先大盤走出調(diào)整。

繼中國(guó)寶安之后，甘肅方大炭素新材料有限公司、中鋼集團(tuán)吉林炭素股份有限公司、ST南風(fēng)、安徽力合股份有限公司等傳言涉及石墨烯概念的上市公司，都輪番出現(xiàn)股價(jià)飆漲。石墨烯在國(guó)內(nèi)受追捧的程度由此可見一斑。

在涉及石墨烯的股票受追捧的同時(shí)，國(guó)內(nèi)也有不少企業(yè)爭(zhēng)先宣布正在攻關(guān)或已經(jīng)能生產(chǎn)出石墨烯。一時(shí)間，石墨烯已經(jīng)成為企業(yè)發(fā)展?jié)摿薮笄熬皬V闊的代名詞。

對(duì)石墨烯如此高的關(guān)注度與市場(chǎng)對(duì)該產(chǎn)品巨大市場(chǎng)潛力的判斷密不可分。據(jù)長(zhǎng)江證券分析師陳志堅(jiān)估計(jì)，僅在集成電路行業(yè)，如果石墨烯能夠取代1/10的硅，就將帶來(lái)5000億元以上的市場(chǎng)容量，如果能在其他領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用，將有望形成一個(gè)萬(wàn)億元的產(chǎn)業(yè)。

到目前為止，國(guó)內(nèi)已有3家從事納米材料開發(fā)的企業(yè)宣稱能夠制造石墨烯，他們分別是南京吉倉(cāng)納米科技有限公司、泰州巨納新能源有限公司和廈門凱納石墨科技有限公司。

吉倉(cāng)公司公布的消息顯示，該企業(yè)一次生產(chǎn)十幾克石墨烯，且今年下半年產(chǎn)品才能達(dá)到工藝級(jí)水平要求。巨納公司則透露公司因與韓國(guó)三星公司有研究上的合作，目前加底襯的石墨烯尺寸已經(jīng)可以達(dá)到20多厘米，產(chǎn)能每季度約有100克。

凱納公司總經(jīng)理助理方崇卿在接受CCIN記者采訪時(shí)則宣稱，該公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了石墨烯微片的規(guī)模生產(chǎn)。“我們從2007年已經(jīng)開始石墨烯微片的開發(fā)，是國(guó)內(nèi)首家從事石墨烯微片相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)及研發(fā)的產(chǎn)品提供商?！狈匠缜湔f(shuō)。

除了納米企業(yè)，化工行業(yè)內(nèi)也有企業(yè)已把研發(fā)和生產(chǎn)石墨烯作為企業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向。聚氯乙烯生產(chǎn)企業(yè)金路樹脂6月14日就宣布與中科院金屬所合作開發(fā)石墨烯技術(shù)。

金路樹脂的一位技術(shù)專家在接受CCIN記者采訪時(shí)表示，這次涉足石墨烯是公司著手調(diào)整公司產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品升級(jí)的一次探索。

據(jù)了解，金路樹脂將投資1500萬(wàn)元委托中科院金屬所重點(diǎn)開發(fā)石墨烯基透明導(dǎo)電膜、三維網(wǎng)絡(luò)散熱材料和動(dòng)力電池用電極材料3個(gè)項(xiàng)目，合同開發(fā)周期為兩年半。

最大風(fēng)險(xiǎn)在于應(yīng)用

在國(guó)內(nèi)日漸高漲的石墨烯熱潮中，企業(yè)和媒體更多關(guān)注的是石墨烯能否實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)、如何量產(chǎn)的問(wèn)題，似乎量產(chǎn)與否直接決定了國(guó)內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平。但這種熱捧背后的巨大風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)不止量產(chǎn)這么簡(jiǎn)單。

“國(guó)內(nèi)要發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)不應(yīng)抓住石墨烯的量產(chǎn)不放，而是應(yīng)該放在對(duì)石墨烯下游應(yīng)用的研究開發(fā)上?！睆垙V宇認(rèn)為，國(guó)內(nèi)在生產(chǎn)石墨烯上已經(jīng)有了很多年的研究經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)石墨烯的很多技術(shù)都是現(xiàn)成的，只要企業(yè)與相關(guān)科研機(jī)構(gòu)合作，在現(xiàn)有技術(shù)上再摸索一下，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的難度并不大。

“量產(chǎn)的目的還是為了供應(yīng)下游需求，下游沒(méi)起來(lái)，量產(chǎn)了又有什么用？”張廣宇表示，即使下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來(lái)，市場(chǎng)所需要的石墨烯數(shù)量也不會(huì)以噸來(lái)衡量，“石墨烯是單原子層的，要是量產(chǎn)幾噸的話，把整個(gè)地球都鋪滿了。1千克石墨烯也夠一家顯示屏生產(chǎn)企業(yè)用上很多年了。”

“石墨烯下游應(yīng)用技術(shù)才是國(guó)內(nèi)外最大的差距所在，也是我們急需突破的領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)在石墨烯上做基礎(chǔ)研究比較多，但是在石墨烯應(yīng)用研究還是跟國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家有比較大的差距。因此，國(guó)內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)能否發(fā)展起來(lái)，關(guān)鍵還要看應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)?！睆垙V宇說(shuō)。

他的說(shuō)法是有根據(jù)的。據(jù)CCIN記者了解，在去年韓國(guó)三星用石墨烯制出一塊柔性觸摸屏后，近期諾基亞和IBM公司都加快開發(fā)石墨烯應(yīng)用技術(shù)。

諾基亞日前宣布正用石墨烯開發(fā)柔軟概念機(jī)Morph。該公司主持的石墨烯旗艦計(jì)劃已于5月4日啟動(dòng)，諾基亞正與4個(gè)諾貝爾得獎(jiǎng)人合作以進(jìn)一步研發(fā)石墨烯科技，目標(biāo)是將“最有前景的材料在現(xiàn)實(shí)世界中加以應(yīng)用”。

與此同時(shí)，美國(guó)《大眾科學(xué)》網(wǎng)站近日也報(bào)道稱，美國(guó)IBM公司的科學(xué)家已研制出了首款由石墨烯圓片制成的集成電路，向開發(fā)石墨烯計(jì)算機(jī)芯片前進(jìn)了一步。

“據(jù)我所知，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有1家真正可以用石墨烯做出實(shí)用產(chǎn)品的企業(yè)。”張廣宇說(shuō)。

長(zhǎng)江證券的石墨烯產(chǎn)業(yè)報(bào)告也明確指出，石墨烯產(chǎn)業(yè)最大的瓶頸在于還沒(méi)有形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，目前仍沒(méi)有一種可以應(yīng)用石墨烯的產(chǎn)品能夠規(guī)?；a(chǎn)。因此他們判定，在8-10年內(nèi)石墨烯無(wú)法形成產(chǎn)業(yè)化。

即使號(hào)稱涉足此產(chǎn)業(yè)的企業(yè)也不忌諱這一點(diǎn)。南京吉倉(cāng)和泰州巨納就明確表示，雖然已能夠生產(chǎn)出石墨烯，但石墨烯離實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化還很遙遠(yuǎn)。

“單純賣石墨烯，說(shuō)得形象點(diǎn)就跟開個(gè)煤球廠賣煤球是一樣的。”一位化工行業(yè)專家進(jìn)一步提醒，石墨烯產(chǎn)業(yè)也有高端和低端之分，國(guó)內(nèi)企業(yè)從起步階段就應(yīng)該努力瞄準(zhǔn)高端，在下游應(yīng)用上發(fā)力。否則將來(lái)在石墨烯的市場(chǎng)應(yīng)用形成氣候的時(shí)候，我們?nèi)詴?huì)處于產(chǎn)業(yè)鏈的最低端。

來(lái)源：中國(guó)化工報(bào) 作者：呂海波

　　版權(quán)及免責(zé)聲明：凡本網(wǎng)所屬版權(quán)作品，轉(zhuǎn)載時(shí)須獲得授權(quán)并注明來(lái)源“中國(guó)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)”，違者本網(wǎng)將保留追究其相關(guān)法律責(zé)任的權(quán)力。凡轉(zhuǎn)載文章，不代表本網(wǎng)觀點(diǎn)和立場(chǎng)。版權(quán)事宜請(qǐng)聯(lián)系：010-65363056。

延伸閱讀