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中科院院士劉忠範:石墨烯不能搞大煉鋼鐵式“大躍進”

因具有優良的光、電、力學等性能,石墨烯被稱為“新材料之王”、“超級材料”等。近兩年來,中國的石墨烯産業園區以及石墨烯基地在各地開花,各種各樣所謂的“石墨烯”産品不斷推出。同時,資本市場也在熱炒石墨烯概念股,昔日私募大佬徐翔也曾通過熱炒華麗家族等石墨烯概念股獲利頗豐。

 

針對當前石墨烯産業的發展現狀及問題,記者于近日采訪了中國科學院院士、北京大學化學學院教授劉忠範。劉忠範稱,目前中國石墨烯産業發展出現了“一擁而上”的群衆運動,類似當年“大躍進”時期的大煉鋼鐵行動。産業集中度也是問題,比如,國外做石墨烯的很多是大型企業,而中國基本上都是一些小型的初創企業。

劉忠範對此表示擔憂,他說目前石墨烯産業僅僅是産業化初級階段,剛露出一點端倪,群衆運動式的發展方式并不能有效帶動石墨烯産業的發展。如果中國不改變當前石墨烯産業的發展方式,未來石墨烯領域的核心産業有可能會被國外占領。石墨烯産業的發展要有國家意志,國内的大企業尤其是央企要有戰略布局。

以下為專訪全文:

中國石墨烯産業一擁而上,類似“大躍進”時期的大煉鋼鐵運動

記者:你曾多次提到目前中國石墨烯産業發展一擁而上,有點像當年“大躍進”時期的大煉鋼鐵運動。目前石墨烯産業具體發展的具體情況如何,會讓你有這樣的看法。

劉忠範:目前中國擁有世界上最為龐大的石墨烯研發隊伍。從2011年起,中國學者發表的石墨烯論文已位居全球榜首,至今已遙遙領先;在專利申請方面,截至2016年9月30日,中國在全球的占比已超過68%。現在全國到處都在建石墨烯産業園和研發基地。我有一張石墨烯産業園分布地圖,一直在不斷更新之中,目前至少有二十幾家了。

最早在常州發起,繼而甯波、重慶、青島等地,呈星火燎原之勢,從發達地區擴散到欠發達地區。最近一個時期,我到處呼籲不能這麼做事,因為任何一種新材料都不可能靠群衆運動去做。大家誤認為石墨烯的門檻很低,進去就可以賺大錢,這是一個嚴重的認識誤區。

我經常講,曆史知道答案。迄今為止,什麼材料是靠群衆運動做出來的?如果說過去有過這種情形,那就是1958年的大煉鋼鐵。這段曆史大家都知道,結果可想而知,浪費了大量的資源,造出了一堆廢鐵。現在的“造烯運動”也有這種感覺。人們的一個誤解是石墨烯産業已經到了大發展階段,遍地“黑金”。

實際上,石墨烯材料才剛剛走出實驗室,至多處于産業化初期,遠非成熟,更不是遍地黃金,而是遍地陷阱。根據高德納公司的技術成熟度曲線分析,石墨烯新材料應該處于泡沫頂峰期,承載了人們過度的期待。接下來将是所謂的死亡谷,因為從基礎研究到成熟的技術,再到産業需要漫長的時間,不可能一蹴而就。

從2004年的第一篇石墨烯熱點文章至今,滿打滿算才十二年多一點,不能期待太高。實際上,石墨烯未來是否一定成為一個大産業,沒人能夠保證,因為有諸多不确定因素存在。

中國的石墨烯行業存在很多不正常現象。股票市場盲目炒作,利用石墨烯名目圈錢;地方政府盲目上馬,圈地建産業園;還有一批不負責任的石墨烯玩家炒概念,究竟有多少人真正關注石墨烯産業本身就不得而知了。

這樣做的結果是苦了那些真正想做事的人,因為大家的期待落空之後,就會從一個極端走向另一個極端,從盲目輕信,到全盤否定。就像當年炒作納米,忽悠了快二十年。現在一說到納米,很多人就搖頭。

任何一個新材料或新技術産業發展都沒有那麼簡單,碳纖維就是一個很好的例子。早在20世紀60年代初,日本人就提出了工業化制備碳纖維的方法。到上世紀七十年代初,日本東麗公司才真正開始小規模的工業化生産,每月一噸左右而已。當時的碳纖維檔次很低,隻能做釣魚竿。

到2003年為止,東麗公司投入了1400多億日元,一直在做虧本生意。直到波音公司把他們的碳纖維用到新一代大飛機上,轉機才出現。要知道,這個時候的碳纖維已經不可同日而語,檔次有了大幅度提升。

從1971年到2003年,東麗公司堅持了32年,這就是工匠精神。假如沒有東麗公司的堅持,很難說碳纖維産業多大,至少不會發展的這樣迅速。所以說,一種材料是否能夠催生一個産業,常常需要核心人物或核心企業在推,而不是群衆運動式的淘金,因為在真正成為成熟的産業之前,還無金可淘。

我們常常擅長于複制成熟的技術,而不是開發新技術,表現為過于浮躁和功利。碳纖維材料形成今天的産業走過了近半個世紀的旅程。石墨烯材料滿打滿算才十二年。不能說石墨烯産業一定需要半個世紀,但是十二年是絕對不可能的。

“今天的石墨烯不等于未來的石墨烯”

記者:中國現在很多做石墨烯的公司都是小公司,一些初創企業,他們如何投入大量資金和精力去常年堅持做研發呢?

劉忠範:确實,現在的石墨烯玩家大多是小微企業,基本上是個體戶性質。這就決定了企業發展的功利性,否則無法生存。石墨烯産業需要國家意志和大企業參與,因為在産業化初期,需要大量的投入,小微企業是做不到的。

記者:就這麼些年石墨烯的發展來看,中國是否出現了類似當年東麗公司的那種企業了嗎?

劉忠範:我還沒有看到這種迹象,中國的企業文化也決定了很難出現像東麗公司這樣的“一根筋”企業。當然,我們也有制度上的優勢和頂層設計,動用國家力量去做大石墨烯産業。

記者:這兩年出現了很多所謂的石墨烯衣服等産品,您怎麼看?

劉忠範:目前的石墨烯産品炒作成分太多,魚目混珠,很難一概而論。盡管不能簡單地說低端産品和高端産品,但至少當下炒作的東西不可能成為石墨烯産業的未來發展方向。如果這麼簡單,也就無所謂戰略新興材料了。打個比方說,我們炒菜時會加點味精調味,但我們不會說這道菜是味精,更不會說今天吃了味精。僅僅在某種材料裡面加上一點石墨烯,或許會改變一些性質,但不會成為颠覆性的東西。

記者:現在石墨烯确實好像有種淪為“工業味精”的感覺,放哪都好使?

劉忠範:這主要是被大家炒爛了,它的作用遠不止如此。

 記者:那石墨烯未來的發展可能是怎樣的呢

劉忠範:我給石墨烯材料設計了三種可能的未來。第一種未來類似于碳纖維,不至于日常生活離不開它,但在某個行業中擔當着殺手锏級的角色。現實的石墨烯材料并不等同于未來的石墨烯材料,檔次還遠遠不夠。但是,随着石墨烯材料的制備水平無限接近于理想情況,成為某個行業的殺手锏級應用絕非不可能。

第二種未來類似于塑料。二十世紀初發明的塑料現在已經無處不在,極大地便利了人類的生活。這種可能性對于石墨烯材料來說,也不是夢想,它的潛在用途極其廣闊,盡管成為現實需要付出艱苦的努力。

第三種未來類似于矽材料。矽材料是集成電路的基石,将人類帶入了信息化時代,極大地改變了人類的精神生活。石墨烯的卓越特性如果全部挖掘出來并得以應用,前途不可限量。在将來的某一天,造就一個“石墨烯時代”也不是幻想。

記者:哪一種最有可能是石墨烯的發展方向呢?

劉忠範:這幾種可能性都有,但我認為最現實的是第一種,即類似于碳纖維的未來。假如能夠把石墨烯材料做到極緻,擁有最好的導熱性和導電性,強度是鋼的200倍,誰會不用呢?石墨烯材料的發展路徑将與碳纖維類似,随着性能的不斷提升,标号不斷提升,用途也越來越大。

我的團隊緻力于研制未來的石墨烯材料。我們相信,制備決定未來。希望通過我們的不謝努力,為未來的石墨烯産業打好材料基礎。未來的石墨烯産業有多大,取決于是否有人能夠把原材料做到極緻,而不是将就着用,我的團隊願意擔當這個大任。

記者:就比如說真能按照第一種碳纖維的發展方式,石墨烯的哪種性能可能會發揮極緻的作用呢?

劉忠範:這還不太好說,或者說看不太清楚。個人覺得石墨烯作為熱管理材料很有前途,相對來說也比較簡單,作為散熱材料和發熱材料是一個很現實的方向;其次是石墨烯力學性能的應用,作為複合材料的重要組成部分,用作輕質高強材料;第三個前景是其優良的電學特性的應用,抗靜電、觸摸屏、甚至未來的集成電路材料等,尤其在柔性器件、智能穿戴器件領域将有着廣闊的應用前景。

記者:雖然目前下遊市場的應用并沒有打開,但是各地的産業和園區在不斷推出,你去很多地方調研過,目前這些産業園區實際上是什麼情況?

劉忠範:這種石墨烯産業園區就像一個百貨商場,裡面有很多攤位,有賣鞋的、有賣衣服的、還有賣帽子的,琳琅滿目。每個園區建立之後,需要招商引資,需要吸引諸多從事石墨烯研究開發的團隊進駐,自然很難做到統一布局,統一意志,因此也難以避免簡單重複現象,導緻特色不清晰。而每個小攤主基本上屬于小微個體戶,很難堅持核心技術的研發工作,理想被現實所淹沒是正常的事情。

若不改目前産業發展模式,石墨烯核心領域或被國外占領

記者:目前國外的石墨烯産業是什麼情況呢?

劉忠範:國外也在做,而且很多有實力的大企業參與其中,并起着主導作用,例如韓國三星公司從本世紀初就開始布局,擁有近500個石墨烯核心專利。我注意到,在國外特别現實的石墨烯産品反而宣傳的很少,而宣傳報道的大多屬于未來型技術。這一點與我們差别很大,我們很少做未來的布局,而滿足于炒作現在的石墨烯商品。

顯然,面向未來的東西都是在探索殺手锏級的用途,一旦突破就将是颠覆性的。另外,還有專利保護的問題。雖然目前中國的石墨烯專利占全球第一,但真正的核心專利究竟占多少是個大大的問号,值得大家重視。

記者:現在國外做這塊研究的都是些巨型企業嗎?

劉忠範:國外很多有實力的大企業都有前瞻性的布局,當然并非沒有小微企業和新企業做石墨烯。我們的石墨烯玩家常常是新成立的小公司,在石墨烯淘金熱中建立起來的,缺少技術積澱和綜合研發實力,其競争力可想而知。

記者:這些國外大公司對石墨烯的研究主要集中在哪一領域?

劉忠範:我們現在看到的常常都是比較遙遠的和感覺不太靠譜的東西。但是,這些看似不靠譜的東西如果搞定的話,就是颠覆性的,成為未來石墨烯産業的核心競争力。

記者:如果中國沒有這種大型企業來做這件事的話,這塊市場可能又會被國外給占掉了?

劉忠範:這麼說吧,我們到現在為止,哪個新技術真正源于自己的獨創?絕大多數時候,都是别人有重大突破,我們再去複制。正因為這樣,我經常會反問,為什麼期待石墨烯材料會特殊呢?

如果不是做法和觀念的改變,憑什麼石墨烯會成功呢?相對于我們這些小作坊式的石墨烯玩家,一旦國外大企業在某個方面取得突破,跑到中國來投資建廠,一次投10億美元,你根本競争不過,一切的努力都可能會付之東流。我們現在需要改變做法。不能提倡大煉鋼鐵和群衆運動式的方式。要發揮制度優勢,整體布局,體現國家意志和企業意志。不能僅僅關注立即賺錢的東西,要布局未來的核心技術。

記者:不過,中國也有像華為這樣的大公司在做這一塊的研究。

劉忠範:是的,但華為還局限于把石墨烯用到手機上,這也不會是石墨烯的主流發展方向。就現狀而言,讓中國的企業做大規模的投入不太現實,需要國家發力,整體布局,有序發展,這是中國的強項。

此外,現在大家在認識上有一個極大的誤區,有石墨礦的地方都發展石墨烯産業。客觀地講,從石墨礦出發制備石墨烯僅僅是粉體石墨烯制備技術的一個選項,而且也未必是最佳選項。因為石墨礦有很多伴生雜質,很難提純,制備過程常常産生嚴重的環境污染,所以綜合各種因素未必劃算。雖然我們國家的石墨礦占全球探明儲量的75%以上,但我們的純化技術很差,賣出去的價格也就千把塊錢一噸,然後人家提純之後再賣給我們就到了幾十萬甚至上百萬元一噸。我們連這個技術都沒解決,要做更高端的石墨烯材料可想而知。

總而言之,如果不改變當前的發展模式,未來的石墨烯核心産業還會被他人占領,這絕非危言聳聽,須引起人們的高度重視。

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