石墨烯，作為目前發現的最薄、最強韌、導電導熱性最好的新型納米材料被譽為“黑金”，是“新材料之王”，科學家甚至預言石墨烯“将徹底改變21世紀”。進入新時代後，石墨烯行業更被認為是“金飯碗”。

但現實卻是，石墨烯行業至今還沒有一個産值過億的龍頭企業。手裡端着“金飯碗”，為何卻吃不到、吃不香？

業内專家認為，石墨烯産業發展最突出的痛點體現在應用端：材料太貴，沒有匹配适用的應用場景，無法産業化批量化生産，難以降低綜合成本等。因此，隻有實現大規模商業級應用才能真正體現石墨烯的價值，尋找到石墨烯可實現大規模商業級應用場景至關重要。

市場規模或達千億級

石墨烯是一種以sp雜化連接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構的新材料，具有優異的光學、電學、力學特性，在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景。

研究表明，1毫米厚的石墨烯包含大約300萬層結構，其直徑是頭發的100萬分之一，比“蟬翼”還更輕薄，甚至是接近于透明。石墨烯的柔韌性、強度以及彈性非常好，出色的柔韌性使得它能更好地變換形狀，可以添加到絕大多數工業品中，形成石墨烯複合材料。同時，石墨烯幾乎是目前人類已知材料中導熱性最高的材料，因此它可以更好地進行散熱。此外，石墨烯的強度是鋼鐵的200倍。其優越的輻射耐受性将使其對于空間的應用中成為無價之寶，而其光學和導電特性的結合将在光學發展中扮演“關鍵先生”，具有更快的調制和更高的靈敏度。

石墨烯對改造提升傳統産業、強化創新驅動、促進經濟穩增長、調結構增效益具有重要意義，世界各國政府高度重視石墨烯新材料、新技術的研發應用和創新。美國、歐盟、日本等80多個國家皆将石墨烯材料發展提高到戰略高度，歐洲石墨烯旗艦計劃、韓國國家石墨烯計劃、新加坡國家石墨烯研究院等相繼實施和落地。

2019年，我國首個石墨烯國家标準《納米科技術語第13部分：石墨烯及相關二維材料》正式發布，石墨烯新材料行業進入産業化攻堅階段。培育發展未來産業需要搶位與積澱，進入理性發展期後各地都在努力打造集“專業配套 公共檢測 研發代工 産業孵化”為一體的、功能齊備的石墨烯産業園區，加快石墨烯上下遊應用技術研發和成果轉化，促進石墨烯全産業鍊規模化、高端化發展。

目前，我國石墨烯産業狀況如何？據《中國石墨烯行業戰略規劃和企業戰略咨詢報告》顯示，2019-2023年均複合增長率約為56.39%，預測在2023年中國石墨烯市場規模将突破3000億元，達到3350億元左右。

“與歐洲、美國、日本及韓國相比，中國石墨烯行業的關注點不在一個頻道上。國外更多關注真正體現石墨烯新材料特性的未來型技術研發，而中國非常重視近期實用性産品開發。”中國科學院院士、北京石墨烯研究院院長劉忠範表示，我們對未來核心技術的關注相對少一點，但從總體上看，中國石墨烯基礎研究與産業化力量在全球仍處于第一方隊。

“工業味精”還是“工業維生素”

從被發現至今僅有不到20年的時間，石墨烯産業的發展仍然處于初級階段，新産品、新應用層出不窮，但仍然面臨許多“成長的煩惱”。更多時候是以“工業味精”之名閃耀業界——起到提升作用足矣，作為“主打”還欠缺火候，甚至很長一段時間“萬物皆可石墨烯”的廣告營銷被業界诟病。

“關鍵技術未突破，制約下遊大規模應用；以材料生産企業為主導，下遊應用企業參與度偏低；标準、檢測體系不完善，産品魚龍混雜”，在中國電子信息産業發展研究院（賽迪研究院）專家肖勁松看來，石墨烯行業的發展痛點在應用端更為明顯。這也是歐美國家石墨烯行業發展在部分細分賽道領先的原因，美國、韓國、日本等國家都有一批應用領域的龍頭企業、領軍企業深度參與石墨烯的研發與産品化，更敏銳把握需求端，發力更有精準性。這與我國石墨烯領域以研發機構和生産企業為主導、應用企業參與積極性不高的路徑有異，很明顯歐美、日韓國家的路線已經實現有成熟産品不斷出新，我國因缺乏長期的投入周期以及相應的穩定性，受困“部分關鍵技術未突破、生産成本高、應用效果不确定”。

北京綠能嘉業新能源有限公司總裁王敏認為，石墨烯行業目前存在三大問題：第一，關鍵技術未突破，制約下遊大規模應用。石墨烯在規模化生産技術、工藝裝備等方面均取得重大進展，在保證石墨烯結構完整的情況下，如何提高粉體材料與基體材料間的相容性、均勻分散性，仍然是制約石墨烯下遊大規模産業化應用的關鍵問題。第二，以材料生産企業為主導，下遊應用企業參與度低。受制于部分關鍵技術未突破、生産成本高、應用效果不确定等因素，下遊應用企業普遍呈觀望态度，參與度偏低。第三，标準、檢測體系不完善，産品魚龍混雜。由于缺乏統一的标準，市場上每種材料品種差異較大、等級規格、命名規則不一。目前對石墨烯産品沒有統一标準來區分材料質量的好壞，且檢測手段僅對來樣原料當時的狀态負責，造成市場上各說各話，産品魚龍混雜。

目前石墨烯産業的發展瓶頸和當年納米材料的境遇極為相似，基礎研究進展緩慢、産業化進程技術含量低、小企業紮堆競争、龍頭企業布局緩慢。業界人士指出，隻有實現大規模成功應用才能真正體現石墨烯的價值，進一步發揮石墨烯“工業維生素”的功用，将其特點利用價值最大化，最終實現部分重點領域“殺手锏”級别的應用。

石墨烯 鄉村振興

目前，石墨烯已在哪些方面應用？劉忠範介紹，中國石墨烯産業有“三大件”，一是新能源，将石墨烯用作锂離子電池的導電添加劑，使電池充電速度更快、電容量提升；二是添加進防腐塗料中，節省防腐塗料中較貴的鋅含量，并提升防腐性能；三是大健康領域，比如利用其導熱性能制作眼罩、護膝等理療産品——三者合計，約占我國石墨烯産能九成。

整體來看，目前石墨烯材料應用面廣而不專精。那麼，未來什麼才是石墨烯真正不可替代的“殺手锏”級的商業應用呢？行業需要尋找一個範本以供參考。

“‘殺手锏’級應用就是其他材料取代不了，所以必須基于并放大石墨烯材料的獨特優勢，來開展‘殺手锏’級應用的探索。”北京石墨烯研究院副院長、石墨烯器件技術研究部部長魏迪認為。

業界普遍認為，石墨烯在鄉村振興中将發揮巨大作用。

2022年1月24日，國務院印發《“十四五”節能減排綜合工作方案》提出，到2025年，全國單位國内生産總值能源消耗比2020年下降13.5%，能源消費總量得到合理控制。其中關于農業農村節能減排工程中提到，加快風能、太陽能、生物質能等可再生能源在農業生産和農村生活中的應用，有序推進農村清潔取暖。推廣應用農用電動車輛、節能環保農機和漁船，發展節能農業大棚，推進農房節能改造和綠色農房建設。

為着重解決農村地區清潔取暖問題，綠能嘉業通已經成功研制出石墨烯地暖、石墨烯牆暖、石墨烯棚暖、石墨烯毯暖、石墨烯炕暖等一二十款石墨烯電取暖系列産品。除了在傳統石墨烯電暖領域領跑之外，綠能嘉業還以産業升級需求為導向，以場景應用落地為抓手，圍繞石墨烯新材料的特性，開發了石墨烯溫室大棚等科技含量高、應用市場廣、高附加值的系列産品。

例如，綠能嘉業研發出的石墨烯可控光譜植物種植大棚，采用太陽光伏能源技術、锂電池儲能技術結合石墨烯遠紅外加熱系統，在不增加碳排放前提下促進農作物改善品質，增加收成。可控光譜植物種植大棚是依據植物生理代謝，不同光照序列、不同光質的作用機理創新設計的新型蔬菜、藥材、花卉、水果、種苗種植大棚。已經在湖南省湘潭市蔬菜種苗中心大棚得到了應用，解決了反季節凍害難題，縮短了種苗培育時間，增長18%出苗率，減少病蟲害，真正做到恒溫、節能，淨化供養水。

再例如，石墨烯高溫闆大棚采暖系統，2019年開始在山東省青州市花卉大棚進行安裝測試，測試數據顯示，大棚冬季采暖溫度能根據不同作物需求有效控制在16~25攝氏度區間，滿足不同花卉品種的種植需求。同時可控光譜可以有效控制花卉開花期，縮短花卉生長周期，提高花卉品質，得到了花農的高度認可。

“過去一年賣花收入20萬元左右，自從2019年安裝了石墨烯可控光熱系統後，年收入27萬元以上。”山東省青州市黃樓街道的花農張寶國表示，過去花卉大棚采暖主要是燒煤為主，成本在3萬元/年以上，而現在通過石墨烯可控光熱系統隻用電就可以，費用比原來降低了五六千元。而且這個系統還能加快花卉的出苗生長，全年銷售量也從原來的13000棵增加到了15000棵。

“石墨烯在農業領域的應用前景廣闊。随着石墨烯研發的不斷深化，農業應用領域将更加廣泛，蔬菜大棚、花卉栽培、農林育苗等應用領域都将受益。”王敏表示，未來綠能嘉業将更多投入資金緻力于研發、生産，進而帶動石墨烯上下遊領域協同發展，使“新材料之王”不再隻停留于實驗室，更多地服務于尋常百姓，助力國家鄉村振興戰略。

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