新材料之石墨烯

目前我国新材料细分行业还有不少仍处在“小而散”的状态，生产集中度低、规模小。尽管国家正在完善新材料各个领域的政策，也给予了一定力度的支持。但国家在对项目的支持上不应跟“撒芝麻盐”似的谁都有一点，应该集中支持、重点扶持2-3家企业，以龙头企业示范效应带动行业的发展。

据中科院重庆绿色智能技术研究院透露，日前以石墨烯为核心部件的石墨烯手机预计今年上半年将投放市场。2014年12月，国家主席习近平亲赴江苏高新技术产业研究院，调研石墨烯研发及参观产品展示。

在产品和新发明不断涌现的同时，石墨烯的产业化也在进行中。2014年12月22日，常州国家石墨烯新材料高新技术产业化基地正式获批，这是全国首个“国字头”的石墨烯产业化基地。

其实在材料家族，石墨烯还只是冉冉升起的新星。2014年是新材料产业加快发展和调整的一年，新材料发展热度不减，更多新兴材料及其应用产品出现，石墨烯等新兴材料产业化步伐将加快，各地也兴起了投资建设新材料产业园的热潮。截至2014年11月，2014年下半年以来新材料概念股平均每股累计涨幅达到36.22%。但是在新材料国产化的发展中，受市场供需影响，新材料有产能没产量、技术水平低等问题依然存在。

打开市场需扩大应用

石墨烯具有高强度、高导电性、极轻薄等优势，它可以让“薄得像纸一样的透明手机”、“一分钟充完电的电池”、“像衬衣一样的防弹衣”等“科幻产品”变成现实，目前已被电子、航天军工、生物、新能源、半导体等领域进行重点研究。

2014年12月26日，美国电动汽车制造商特斯拉发布了两年前停产的第一代车型Roadster的升级版，续航里程达到644公里，高出原版60%。特斯拉CEO马斯克称，特斯拉的高性能石墨烯电池，相比目前的容量增长近70%。而12月初，西方媒体报道，西班牙Graphenano公司和西班牙科尔瓦多大学合作研发的石墨烯电池，一次充电时间只需8分钟，可行驶1000公里。它被石墨烯研究者称做“超级电池”。

除了电子器件，在高端装备制造上，中航工业航材院利用铝合金粉和石墨烯粉以一定比例混合后制造出的“烯合金”，其屈服强度和抗拉强度分别提高58%和25%，在世界上首创利用石墨烯制造高端合金材料的新途径。

不仅如此，石墨烯在食品加工等生物领域也有用处。科研人员发现细菌的细胞在石墨烯上无法生长，而人类细胞却不会受损，人们可以利用这一特点做绷带、食品包装等。

“石 墨烯的火爆一方面是由于石墨烯是诺贝尔物理学奖的产物，另一方面则是因为其有广阔的应用研究，如果这些研究能够产业化的话，会带来一些领域的革命。比如是 用石墨烯做的电池很薄很小，如果使用在其他的领域，会带来一些新的功能，甚至引发一场革命。”全国新材料技术协会会长、全国特种合成纤维信息中心主任罗益 锋对本刊记者分析。

的 确，像石墨烯一样的新材料是高新技术产业发展的基础和先导，业内外纷纷表示市场需求巨大，但是却普遍遇到了一个问题，新材料的发展更注重“新”，往往一个 新材料的研制成功，等待它的只有发明问世，却没有大规模市场化运用。据了解，在石墨烯不成熟的制备技术条件下，部分科研机构和企业研发出的石墨烯产品规格 参差不齐，且其平均价格达到每克300元，导致石墨烯当前尚无法形成市场成交量。上世纪90年代，碳纳米管凭借其优异的光电性能，成为碳纳米材料家族的明星，正是因为其规模化工业应用的困难，一直没能达到人们的期望。

在高性能复合材料产业中，2014年中复神鹰碳纤维销售干喷湿纺T700级碳纤维1300吨，第一次实现国产碳纤维销售过千吨。而当年国内碳纤维的应用在4000吨左右。对于国内碳纤维发展而言，无疑提振了中国市场的信心，但是中国复合材料集团有限公司副总工程师陈虹在接受本刊记者采访时却也很无奈。由于目前市场主要集中在建筑补强，导致现在的碳纤维企业普遍有产能但没有产量，产量变大则会导致价格低。

陈虹做了一个假设，如果公司的产量做到4000吨也卖不出去，是因为不知道市场在哪儿。而最受关注的碳纤维在汽车上的应用，在陈虹看来，国内也只是有样品出来，并没有真正的发展。

“大家都知道碳纤维在汽车领域做好了有很大的市场，但对于国内而言，国内汽车本身售价便宜，碳纤维的使用无疑会增加其成本。近3-4年国内很难做到碳纤维在汽车方面充分应用。”陈虹坦率地对本刊记者说，国内碳纤维现在面临生产了也卖不出去的窘境，如果埋头苦干不与下游联系的话，即使产品做出来也不行。只有通过下游应用才能发展起来。

国家发展改革委、财政部、工信部会同相关部门在2014年10月联合印发的《关键材料升级换代工程实施方案》(以下简称《方案》)明确提出，要鼓励机制创新，促进产用结合。发挥市场需求对新材料产业技术创新的引导作用，着力解决产用脱节问题，鼓励新材料生产企业与重大示范应用企业密切合作，形成紧密合作、优势互补、利益共享的合作机制，缩短新材料从产业化到规模应用的周期。

“新材料不能仅仅停留在‘新’的程度，国内要发展必须要有新的市场推动。”罗益锋对本刊记者说。

技术是产业化发展的基本功

有分析曾指出，材料费用占整个制造业成本的80%以上。只有通过材料工业的创新，才能为客户降低成本，为制造业减负。工信部数据显示，新材料产业规模已突破1.2万亿元，年均增速接近25%。

《方案》明确要求，到2020年围绕新一代信息技术、航空航天、先进轨道交通、海洋工程、新能源、新能源汽车等战略性新兴产业和国民经济重大工程建设需要突出重点，促进50种以上重点新材料实现规模稳定生产与应用。

诚 然“材料先行”开始被各方认可。但是，新材料的发展到目前为止，最大的应用还是为科研院校的实验使用，并没有真正形成下游的应用和需求，与此同时，国内的 大多数企业及研究机构基本在科研及中试阶段，尚未具备规模化生产能力，大规模产业应用还需相当长的一段时间。有资料表明，我国科技成果转化率约25%，真正实现产业化的不足5%，与发达国家80%的转化率差距甚远。相比之下，新材料领域的科技成果转化率则更低。

比如，石墨烯的众多应用研究目前多数还处于实验室阶段，很多性能还需科学家进一步分析和测试。据不完全统计，2012年世界各国共有3520项有关石墨烯的研究申请了专利，但其中绝大多数仍未走出实验室。此外，产业界多数企业还处于尝试性探索阶段，产业化所需的高质量、大尺寸、低成本的石墨烯制备方式并不成熟。

有业内人士认为，国产新材料常常会使用消化吸收再创新的形式，即利用各种引进的技术资源，在消化吸收基础上对新材料产品进行改进提升。这样才能消除一些厂商的顾虑，放心购买。但是，国内少有人甘愿做“小白鼠”。

2014年12月30日，国家质检总局通报2014年碳纤维产品质量国家监督专项抽查情况，共抽查了9个省14家企业生产的27批次产品，不合格产品检出率为7.4%。抽查中发现，目前国内碳纤维生产企业存在生产规模小、成本高等问题，所生产的碳纤维大多是整体性能偏低的普通型产品，国内市场上的高性能碳纤维主要依赖进口。

“从科研方面来说，材料没有真正做的很好。因为研究不透彻，所以生产过程中会出现性能不稳定等问题。这直接导致国外产品价格虽贵也还要用的情况。”陈虹向本刊记者道出了其中的缘由。

品质有问题，性能不稳定，国产新材料的产业化之路受制于技术的市场化发展。

面对这一问题，罗益锋认为，新材料研发应朝着低成本、高端、超高性能发展。“成本方面，国外已经有重大进展，目前一些材料的成本已经减少了一半，到2017年成本会降低到现在的70%左右。但国内目前却还没动静。”此外，性质研究与制备工艺同步加强，基础研发与商业化协同发展，这也是国内新材料产业化健康发展的必经之路。

国家支持应注重发挥龙头示范效应

目前我国新材料细分行业还有不少仍处在“小而散”的状态，生产集中度低、规模小。针对这一现状，2014年4月，中国新材料产业技术创新联盟宣告成立，由清华大学、北京大学、上海交通大学、浙江大学、韵升集团、宁波江丰电子材料有限公司、中科院宁波材料技术与工程研究所、北方材料科学与工程研究院等单位组成。

“联盟的建立可以将上、中、下游的企业联系到一起，使产业链更趋于完整和完善。”陈虹如是说。

除 了行业通过联盟加快产业化步伐，新材料的发展自然也少不了国家的推动。《方案》指出，要加强新材料产业化和示范应用等环节的知识产权创造、运用、保护和管 理，构建若干具备比较优势的专利组合，在国外主要贸易国部署一批专利，建立重大项目知识产权评议机制，在新材料产业集聚区开展知识产权集群管理，组建专利 联盟，搭建知识产权公共服务平台。同时，瞄准国际先进水平，建立健全我国新材料检测评价标准体系，积极参与新材料国际标准制定。据悉，工信部还将加快重大 专项论证步伐，研究建立新材料风险补偿机制，完善财税、金融、保险等综合配套政策，形成政策合力，共同推动新材料产业的发展。

此外，财政部、工信部近日联合印发的《国家物联网发展及稀土产业补助资金管理办法》出台，对稀土共性关键技术与标准研发及高端应用技术研发项目采取无偿资助方式，资助额度一般不超过项目研发费用的40%。工信部正在牵头制订《国家增材制造产业发展推进计划(2014-2016年)》，进一步推进增材制造技术的产业化发展。工信部将积极与卫计委、国家食药总局协作配合，加强对医用增材制造发展的指导协调。

尽管国家正在完善新材料各个领域的政策，也给予了一定力度的支持。但是在陈虹的眼中，国家在对项目的支持上不应跟“撒芝麻盐”似的谁都有一点，应该集中支持、重点扶持2-3家企业，以龙头企业示范效应带动行业的发展。

数字

75万吨

随着我国汽车行业整车制造技术的进步车轻量化的发展，汽车用铝型材量将会继续增加。据预测，到2020年我国汽车产量将达到2500万辆，铝型材需求量在75万吨左右。除了汽车用铝型材，轨道交通用铝型材也需求旺盛。据统计，截至2013年底，国内共运行高速动车组1000余列，其中86%以上的车体采用铝制材料。

7000万平方米

无论是在技术水平还是产量方面，与国际先进水平相比，我国碳纤维复合材料都存在一定差距。日本、德国、美国等少数发达国家掌握了每平方米70克至75克标准的碳纤维预浸料生产技术，而我国还不能生产每平方米低于80克的碳纤维预浸料，高端碳纤维预浸料主要依靠进口。我国碳纤维预浸料年需求量达7000万平方米左右，其中4000万平方米依靠进口。我国高性能复合材料整体上尚处于起步阶段，很多先进的设备还必须依赖进口。

9378万吨