石墨烯产业发展的探讨

石墨烯产业发展的探讨

高山平1王亦乐2孙成成3

1徐州生物工程职业技术学院221006；

2南京邮电大学材料科学与工程学院210046；3南京邮电大学210023

1.石墨烯材料的性质

是目前世上已知的最薄却最坚硬的纳米材料，具备极好的透光性、导电性、导热性和超大比表面积。在电子、航天、军工、生物、新能源、半导体等领域有广泛的应用潜力，被称作“后硅时代”可能改变世界的“神奇材料”。中国科学院预计，到2024年前后．石墨烯器件可望替代CMOS（互补金属氧化物半导体）器件，其应用领域包括纳电子器件、光电化学电池、超轻型飞机材料等。石墨烯具有广阔的市场前景和巨大的经济效益。目前，纯石墨烯的市场价格为每克千元以上。仅就电子行业而言，全球每年半导体晶硅的需求量在2500吨左右．石墨烯如果替代十分之一的晶硅制成高端集成电路，市场容量至少在5000亿元以上；全球每年负极材料的需求量在2．5万吨以上，并保持20％以上增长，若，石墨烯为负极材料应用在十分之一的锂离子电池中，其需求量也在250吨以上。2010年全球超级电容市场规模达50乖1000亿美元。并保持着20％的增长率。随着未篓800来超级电容器的放量，石墨烯的应用空间州600巨大。有关数据显示，2013年全球对手机触摸屏的需求量约为9．65亿片，产值超过130亿美元。到2015年，平板电脑对大尺寸触摸屏的需求也将达到2．3亿片，为石墨烯的应用提供了广阔的市场。

2石墨烯技术发展阶段

石墨烯专利（截至2013年3月3113）分析显示。2004年前为石墨烯专利技术的萌芽阶段，随后进入成长阶段：从2008年至今，石墨烯专利技术处于快速成长阶段1．3石墨烯技术研发情况目前全球有200多家公司涉及石墨烯技术的研究和开发。包括IBM、三星等科技巨头。经Orbit专利信息平台检索。截至2013年3月底，中国（不含台湾地区）和美国石墨烯相关专利族分别为2713件（不含台湾地区）和1140件，韩国和13本紧随，分别为822件和486件（见图2）。在专利数量上，中国和美国遥遥领先。虽然全球最大的石墨烯专利持有

机构是三星公司。但在全球石墨烯专利持有机构前lO名中我国占8个（见表1）。与美国、日本、韩国、欧盟等相比。中国对石墨烯的研究起步较晚，但近两年来开始进入了研究活跃期。

石墨烯热点技术领域包括：（1）石墨烯的制备，例如化学气相沉积法等；（2）石墨烯用作锂离子电池、燃料电池的电极材料等；（3）石墨烯用于制备薄膜晶体管；（4）石墨烯用于制作存储器件等。随着石墨烯制备技术的发展以及石墨烯样品质量的不断提高，关于石墨烯的光学性质、力学性质、热学性质等的研究也不断增多。目前，国际上石墨烯研究主要分布在高分子物理学、材料科学以及应用物理学等领域．研究的热点主要在材料的导电性、导热性、石墨烯的制备研究及纳米材料研究等。我国石墨烯研究主要分布在材料科学、物理化学、纳米技术、应用物理学以及高分子物理学等领域，研究的热点主要在石墨烯纳米复合材料、石墨烯制备与石墨烯电极等应用方向。多年来，我国在石墨烯领域，特别是材料生长和

石墨烯制备方法方面已取得了突破性进展。研究水平也进入国际先进行列，但研发主体仍然是大学和

科研机构。企业虽然已经申请了一定数量的石墨烯专利，但研发力量较为薄弱，也非常分散。另外，全球主要的石墨烯技术国家或地区的相关机构都竞相到我国申请专利保护。

2.1我国石墨烯产业政策

我国石墨在世界上储量第一、产量第一、销量第一、品种最全。其中，石墨矿产储量为20亿吨，占世界石墨矿石总储量的72％，产量占全球产量的80％。石墨是一种不可再生的重要战略资源．目前已引起国家有关部门的高度重视．正在采取相应措施积极引导和促进我国石墨深加工产业的快速发展。石墨产业是《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020））确定的重点领域，属于国家中长期科学和技术发展规划的优先主题．符合国家产业、环保和能源政策。同时，为保障石墨行业健康可持续发展，“十二五”期间石墨产业的发展目标定为自给率达到70％。

3我国石墨烯技术产业发展对策建议

3．1加大政府政策支持力度

政府应积极组织协调科技、财政、税收等部门制定石墨烯技术产业相关的扶持政策。既要加大资金投入和用地规划，也要谋划石墨烯研究、应用、成果转化、创业投资和国际交流的综合性创新平台和产业化基地建设，设立国家级石墨烯研发机构，鼓励石墨烯研发专家来我国创办、领办或技术人股石墨烯产业化公司。加快石墨烯产业的集聚。

3．2整合石墨烯研发资源

对我国石墨烯研发资源进行有效整合和开放共享。可以组建国家级石墨烯重点实验室、工程技术中心和产业技术创新战略联盟，以充分发挥高校、科研院所和企业等创新资源的优势。开展石墨烯应用技术研究，突破共性关键技术，为石墨烯的应用研究提供技术支持和服务。

3．3引进优秀的石墨烯研发人才

政府要及时掌握国外石墨烯优秀研发团队及其研发成果。主动积极地与国外石墨烯优秀研发团队开展合作交流，多渠道、多形式地吸引国外石墨烯行业优秀人才为我国石墨烯技术产业发展服务。

3．4鼓励和引导社会资本进入石墨烯产业领域

各级政府部门应积极引导金融行业和民间资本等社会力量认识到石墨烯技术产业巨大的经济效益和社会效益．并及时发布石墨烯项目进展信息和金融需求情况，鼓励社会金融资本向石墨烯研发机构和产业化项目开展直接投资和战略投资，促进石墨烯技术研究与研发成果产业化。

3．5加强石墨烯专利的分析与保护

针对全球石墨烯各主要技术国家，地区的相关机构都竞相到我国为其石墨烯相关专利技术申请知识产权保护等情况。相关部门机构应引起充分的重视，在开展石墨烯相关研发或项目立项前，应对国内外已公开的石墨烯相关专利进行全面分析，规避或合理借鉴现有专利技术，避免重复投入，提高研发效率；同时鼓励石墨烯专利技术积极申请国际专利，以提早布局国际保护．抢占国际市场。

参考文献：

[1]国内首个纯石墨烯粉末产品“柔性石墨烯散热薄膜”在贵阳发布[EB／OL]．[2013-04-02]．http：／／pop．gog．com．cn／system／2013／04／02／012147731．shtml．

[2]江苏省石墨烯产业技术创新战略联盟介绍及相关资料[EB／OL]．[2013-08-08]．http：／／www．jgri．gov．cn／content．aftpx?id=400．

[3]宁波墨西科技有限公司年产300吨石墨烯项目开工[EB／OL]．[2012-09-24]．http：／／www．cas．cn／xw／yxdt／201209／t20120924__3650025．shtml．