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中美石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的8大差異及其重要啟示

2018-11-13 11:25:26 作者：本網(wǎng)整理來(lái)源：賽迪智庫(kù)原材料工業(yè)研究所、新經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊、《2018石墨烯技術(shù)專利分析報(bào)告》等分享至：

自石墨烯被成功制備以來(lái)，世界各國(guó)都掀起了“石墨烯熱”。從競(jìng)爭(zhēng)行為層面看，美國(guó)和中國(guó)屬于世界第一梯隊(duì)，石墨烯產(chǎn)業(yè)表現(xiàn)出很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。我國(guó)天然石墨的儲(chǔ)量、國(guó)家對(duì)石墨烯的重視程度及石墨烯的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程遠(yuǎn)超美國(guó)。但與美國(guó)相比，我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展還存在偏低端化、標(biāo)準(zhǔn)制度不完善等諸多問(wèn)題。本文主要通過(guò)闡述中國(guó)與美國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的8方面差異，發(fā)現(xiàn)我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的對(duì)策建議，以期我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)能向高端、精準(zhǔn)、質(zhì)優(yōu)的方向邁進(jìn)。

一、中美石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展差異

1資源：依賴進(jìn)口VS世界第三

美國(guó)：根據(jù)美國(guó)地質(zhì)局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，近年來(lái)美國(guó)官方并未公布天然石墨的開采數(shù)據(jù)，美國(guó)天然石墨消費(fèi)主要依賴進(jìn)口。

中國(guó)天然石墨儲(chǔ)量位列世界第三（數(shù)據(jù)來(lái)源：USGS,2016）

中國(guó)：由美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，全球石墨儲(chǔ)量 2.5 億噸，其中土耳其、中國(guó)、巴西的總儲(chǔ)量占世界儲(chǔ)量的85%以上，其中中國(guó) 5500 萬(wàn)噸，占比 22.0%，位居全世界第三。

對(duì)比：我國(guó)具有明顯的儲(chǔ)量?jī)?yōu)勢(shì)。美國(guó)天然石墨儲(chǔ)量不多，依賴進(jìn)口。

2心態(tài)：有序理性VS快追猛上

美國(guó)：相對(duì)淡定。并未將推動(dòng)石墨烯技術(shù)研發(fā)提高到國(guó)家戰(zhàn)略層面上，研究項(xiàng)目也并不享受優(yōu)先級(jí)的待遇。

中國(guó)：高度關(guān)注。政府出臺(tái)大量政策支持，地方設(shè)立諸多優(yōu)先級(jí)的待遇，企業(yè)積極投入想要早分一杯羹。

對(duì)比：美國(guó)的石墨烯項(xiàng)目嚴(yán)謹(jǐn)而理性，僅以“石墨烯研究很重要”為由根本不予批準(zhǔn)，倒逼研究者發(fā)揮更高的創(chuàng)造力；中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境相對(duì)寬松，成果很多，但多而雜，整體質(zhì)量不高。

3概念：?jiǎn)螌邮玍S石墨烯類

美國(guó)：石墨烯是單層石墨，其優(yōu)良特性主要體現(xiàn)在單層結(jié)構(gòu)上，隨著層數(shù)的增加，諸多優(yōu)越性能都將降低。

中國(guó)：10層以下的都是石墨烯，包括單層石墨烯、多層石墨烯、氧化石墨烯等。

對(duì)比：目前國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的石墨烯多數(shù)是晶格缺陷較高、多層堆疊的石墨烯類產(chǎn)品，只能體現(xiàn)石墨烯的部分特性，并且缺乏統(tǒng)一的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

4制備：“自下而上”VS“自上而下”

美國(guó)：主要采用“自下而上”的CVD 法和外延生長(zhǎng)法。

CVD氣相沉積法過(guò)程示意圖

SiC外延生長(zhǎng)法過(guò)程示意圖

中國(guó)：我國(guó)大多數(shù)石墨烯都是通過(guò)“自上而下”的氧化-還原法制備而成。

化學(xué)氧化還原法過(guò)程示意圖

對(duì)比：“自下而上”法制備石墨烯雖然制備成本較高，但制備出的石墨烯多為面積較大、質(zhì)量較高的單層石墨烯；“自上而下”雖然成本低、可大規(guī)模生產(chǎn)，但制備出的石墨烯往往存在許多缺陷，也難以用于集成電路、芯片、傳感器、光電器件等領(lǐng)域。

5研究：基礎(chǔ)為主VS偏重應(yīng)用

美國(guó)：科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界普遍認(rèn)為，石墨烯目前仍以實(shí)驗(yàn)室研發(fā)為主，尚不適合大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。

中國(guó)：急于將技術(shù)推向市場(chǎng)，加大產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用推廣。

對(duì)比：基礎(chǔ)研究為應(yīng)用研究提供原始驅(qū)動(dòng)力，需要資金支持，有可能“坐冷板凳”；應(yīng)用研究在目標(biāo)上考慮的是科研能否快速得以應(yīng)用和贏得利潤(rùn)，需要基礎(chǔ)研究的支持。基礎(chǔ)研究缺乏創(chuàng)新，應(yīng)用研究便不可持續(xù)。

6專利：少VS多

石墨烯技術(shù)專利最早優(yōu)先國(guó)家/地區(qū)分布

（來(lái)源：2018石墨烯技術(shù)專利分析報(bào)告）

美國(guó)：在檢索到的全球 51054 件專利（族）中，申請(qǐng)了美國(guó)專利的有 7652 件，約占15%。其申請(qǐng)者主要以IBM、沃爾貝克、美國(guó)納米技術(shù)儀器公司等大型跨國(guó)公司為主，重點(diǎn)布局于集成電路、晶體管、傳感器、信息存儲(chǔ)、增強(qiáng)復(fù)合材料等領(lǐng)域。

USPTO受理的石墨烯專利數(shù)量的年度變化趨勢(shì)

（來(lái)源：2018石墨烯技術(shù)專利分析報(bào)告）

中國(guó)：在檢索到的全球 51054 件專利（族）中，申請(qǐng)了中國(guó)專利的有 37521件，約占 73.5%，專利數(shù)量位居全球首位。集中于復(fù)合材料領(lǐng)域，其次為儲(chǔ)能、水/氣體處理、傳感器等領(lǐng)域。

我國(guó)受理的石墨烯專利公開數(shù)量年度變化趨勢(shì)（來(lái)源：2018石墨烯技術(shù)專利分析報(bào)告）對(duì)比：美國(guó)對(duì)石墨烯的研究早于中國(guó)，但近幾年的專利數(shù)量遠(yuǎn)比不上中國(guó)。而且，近幾年，中國(guó)的石墨烯技術(shù)專利數(shù)量快速增長(zhǎng)，美國(guó)在2015年以后反而有下降的趨勢(shì)，說(shuō)明中國(guó)在石墨烯科研領(lǐng)域的熱度遠(yuǎn)超美國(guó)，研究成果也遠(yuǎn)多于美國(guó)。但由于美國(guó)具有嚴(yán)格的專利審核制度，專利的整體水平較高；而中國(guó)真正具有原創(chuàng)性和較大技術(shù)影響力的專利很少，有些重量輕質(zhì)且缺乏系統(tǒng)性。

7應(yīng)用：?jiǎn)螌?、高端VS復(fù)合、低端

美國(guó)：更多集中于單層石墨烯器件、電子信息和醫(yī)療健康等方面。

中國(guó)：側(cè)重于石墨烯復(fù)合功能材料領(lǐng)域的研發(fā)，比如儲(chǔ)能材料、涂料、改性纖維和熱管理材料等，其應(yīng)用領(lǐng)域以儲(chǔ)能、保暖理療、重防腐等為主。

對(duì)比：相比之下，我國(guó)的應(yīng)用領(lǐng)域及方向偏低端化。

8模式：集中VS分散

美國(guó)：已經(jīng)形成一套較為完善的產(chǎn)業(yè)組織體系，研究機(jī)構(gòu)、孵化器、大學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)讓辦公室、非盈利機(jī)構(gòu)和企業(yè)等各個(gè)主體分工明確且協(xié)同有序。同時(shí)，政府堅(jiān)持集中、持續(xù)性的直接投入，尤其對(duì)基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、前沿性的研究，支持周期一般都在5年以上。

中國(guó)：針對(duì)石墨烯的“企業(yè)+研發(fā)機(jī)構(gòu)+孵化器/創(chuàng)新中心”的發(fā)展模式尚處于摸索起步階段，研究投入也較為分散。

對(duì)比：相比較而言，美國(guó)的模式的可持續(xù)性更強(qiáng)。

二、對(duì)我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的啟示

跟美國(guó)相比，我國(guó)有著豐富的石墨資源，國(guó)家高度重視石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在產(chǎn)業(yè)化方面走在國(guó)際前列，這些都領(lǐng)先于美國(guó)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)各地有20多家在建或已建成的石墨烯研究院或產(chǎn)業(yè)基地，包括常州、無(wú)錫、北京、青島等先發(fā)城市，地方政府的相關(guān)財(cái)政資金也有望在未來(lái)幾年達(dá)到千億規(guī)模，已經(jīng)初步形成以企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系。

我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)基地空間分布格局

但是，在媒體、資本的熱炒下，石墨烯也呈現(xiàn)出產(chǎn)業(yè)化虛假繁榮的泡沫和低端化趨勢(shì)，市場(chǎng)化應(yīng)用頻頻遇冷，遭到了人們的質(zhì)疑。尤其是在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，我國(guó)跟美國(guó)還有差距。只有通過(guò)重新審視我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向和階段、以創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)力邁向產(chǎn)業(yè)鏈中高端等一系列措施，才能在一擁而上的熱烈氛圍中保持清醒，真正做大做強(qiáng)石墨烯產(chǎn)業(yè)。

1.方向：重新審視和評(píng)估我國(guó)石墨烯發(fā)展方向和階段

一是把握國(guó)際研究的主流方向，在深入研究美國(guó)、歐盟、日本、韓國(guó)等國(guó)家的石墨烯發(fā)展策略、重點(diǎn)方向、研發(fā)布局等，對(duì)我國(guó)石墨烯的研發(fā)方向進(jìn)行重新審視，避免方向的錯(cuò)誤和偏差；二是將石墨烯重點(diǎn)研究方向與制造業(yè)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略相統(tǒng)一，圍繞新一代信息技術(shù)、航空航天裝備、節(jié)能與新能源汽車、生物醫(yī)藥等重點(diǎn)領(lǐng)域發(fā)展需求，聚焦重點(diǎn)，從國(guó)家層面進(jìn)行前沿性和戰(zhàn)略性方向、專利和產(chǎn)品的布局。

2.政策：遵循我國(guó)的階段性特征，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)和政策指導(dǎo)

制定相應(yīng)的發(fā)展戰(zhàn)略、規(guī)劃和路線圖，對(duì)各階段的發(fā)展目標(biāo)、產(chǎn)業(yè)布局、重點(diǎn)企業(yè)培育、關(guān)鍵技術(shù)突破、下游應(yīng)用行業(yè)、政策等進(jìn)行統(tǒng)一部署，合理規(guī)劃產(chǎn)能和發(fā)展路徑，推進(jìn)石墨烯差異化、特色化、集群化發(fā)展，避免低端同質(zhì)化重復(fù)建設(shè)。

3.技術(shù)：推動(dòng)制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)的突破

整合各類創(chuàng)新資源，建立國(guó)家級(jí)石墨烯創(chuàng)新中心，制定技術(shù)創(chuàng)新目錄和技術(shù)突破路線圖，對(duì)材料制備技術(shù)、清潔生產(chǎn)技術(shù)、下游高端應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)加強(qiáng)攻關(guān)。設(shè)立石墨烯產(chǎn)業(yè)基金，采用政策性財(cái)政支出和社會(huì)資本共同參與的模式，加快關(guān)鍵技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化，尋找殺手锏級(jí)的高端應(yīng)用領(lǐng)域、方向和產(chǎn)品。

4.標(biāo)準(zhǔn)：加快石墨烯標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)

一是積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定，熟悉。

二是盡快研究制定一批國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，建立標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。包括相關(guān)產(chǎn)品定義、檢測(cè)和使用標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范條件，從產(chǎn)業(yè)布局、生產(chǎn)工藝與裝備、清潔生產(chǎn)、質(zhì)量管理等方面加以規(guī)范。

5.人才：培育領(lǐng)軍型企業(yè)和人才

充分發(fā)揮產(chǎn)業(yè)政策和財(cái)政資金的引導(dǎo)作用，鼓勵(lì)社會(huì)資本參與，以培育具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)為目標(biāo)，選擇少數(shù)真正有創(chuàng)新實(shí)力的企業(yè)進(jìn)行重點(diǎn)培育，促進(jìn)人才、資源、資本向優(yōu)勢(shì)企業(yè)集中；加強(qiáng)企業(yè)高端人才隊(duì)伍建設(shè)，結(jié)合國(guó)家“千人計(jì)劃”和國(guó)際合作項(xiàng)目等，幫助優(yōu)勢(shì)企業(yè)引進(jìn)能夠帶來(lái)核心技術(shù)的高端人才或技術(shù)團(tuán)隊(duì)，建立健全高端人才保障機(jī)制。

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責(zé)任編輯：韓鑫

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