“在材料制造领域，不存物美价廉，好的东西就是贵。要寻找石墨烯材料的‘杀手锏’级应用”。中国科学院院士、北京石墨烯研究院院长刘忠范在“第三届中国高科技产业化高峰会议”作如上表述。

　　未来石墨烯产业会建立在“杀手锏”级的应用及处置上，不能满足仅仅只做“工业味精”而已。不可替代、非它不可的应用，才是未来石墨烯产业真正的基石。

　　石墨烯是下一个新兴产业

　　石墨烯被称为“新材料之王”，具有极其优越的性能，也是理论上最薄的材料，只有一个原子层的厚度。同时，石墨烯也是强度非常高的材料，理论上是钢的200倍，导热性和导电性也非常好。石墨烯的导电率是银的1.6倍，导热性是铜的13倍。

　　如此优越性质集于一体的材料，在周期表里几乎找不到，是一种纯碳材料。碳材料一直伴随着人类文明走到今天，远古时代人类开始钻木取火，干木头的主要元素就是碳。3000多年前印度人发现金刚石，如今已经变成一个庞大的产业。而商朝时期，中华民族的先祖就开始用木炭冶炼青铜，这其实也是一种广义上的碳材料。

　　十六世纪中叶，英国人开始使用石墨和黏土的混合物做铅笔芯。十八世纪初第一次工业革命的能源基础是煤炭，也是广义的碳材料。近代在轮胎上大量使用的碳黑轮胎，它的规模化制备出现在1872年的美国，而到上世界六十年代初出现了碳纤维，经过六十年的发展至今已经成为新型的碳材料产业。上世纪八十年代，科研人员又陆续发现了纳米尺度的碳材料；2004年两位英国科学家又发现了石墨烯，并在六年之后拿了诺贝尔奖。

　　近十年，中国人在碳材料发展史上也写下了浓墨重彩的一笔。碳材料家族，一直是“新兴产业”的摇篮。

　　“新兴产业”从石墨产业、碳黑活性炭产业、金刚石产业发展到碳纤维产业，下一个产业是什么？可以预见，这一进程是不会停止的，我相信下一个“新兴产业”就是石墨烯产业，在诸多领域都有可能有着广阔的应用前景。

　　石墨烯产业的隐患

　　石墨烯是一种透明的材料，单层石墨烯的聚光率为2.3，可以做透明导电薄膜。

　　目前，我国讨论最多的是电池添加剂与超级电容器的电机材料。在生物探测与成像领域石墨烯也有广阔的应用前景，它的导热性也可用来做发热与散热材料，其导热与导电性能也能结合做智能窗等。这些都是石墨烯未来潜在的应用前景。

　　去年我花了五个多月在全国对石墨烯产业进行调研，走了14个省和直辖市、29个城市，考察了总共上百家的企业。可以说，对中国石墨烯产业我还是有发言权的。我看到的是什么呢？我国的石墨烯产业充满着希望也充满着挑战。

　　截止到2020年7月4日，国内从事石墨烯的企业已经超过了16000家，其分布情况大致为“一核两带多点”的格局。“一核”是以北京为核心，北京积聚了众多的创业人才资源和科技资源；“两带”是中国的东部沿海带和内蒙古、黑龙江的产业带，以区域的能源、资源为基础发展石墨烯产业；“多点”则是广西、四川、重庆、山西、湖南等有着自己发展特色的省市。

　　迄今为止，全国各地建设了29个石墨烯产业园、54个石墨烯研究院，石墨烯产业创新中心8个、石墨烯产业联盟12个，分布在21个省市。从2011年起，我国发表的石墨烯论文数量在全球排在首位，全球34%的论文来自中国石墨烯人的贡献，68%的专利来自中国等。

　　中国拥有全球最大规模的石墨烯基础研究和产业大军，已成为数字上的石墨烯强国，并有遥遥领先之势。

　　但同时中国石墨烯产业也存在着巨大的隐患，存在着急功近利、“科技与经济两张皮”的现象，也缺少原创性的突破。材料是产业的基石，相对而言，我们还缺少对源头材料足够的重视，“大炼钢铁式”的推进下造成了全球最大规模的产能，甚至从某种意义上已出现产能过剩。

　　考察最终形成的报告，我们于今年3月底送交给中央与国务院，同时也正式出版了一份中国石墨烯产业调研报告。

　　石墨烯炒作的高潮已基本过去，但还是处于期望顶峰偏下的区域，未来有可能遭遇“泡沫”谷底期、爬坡期，发展到稳定应用阶段还需要时间。

　　石墨烯产业发展至今只有十六年左右的时间，从一个产业的发展来看，这一时间还是非常短的，推动产业发展不能操之过急。

　　我们团队大约从2008年进入石墨烯领域，一直在全力以赴做材料的制备——尤其是薄膜材料的制备。前五年我们基本上做基础研究，后来下决心致力于产业化的核心技术，为此搭建了各种平台。

　　制备决定未来，石墨烯材料是产业的基石。没有规模化、制备上的突破，很难想象未来会有石墨烯产业。石墨烯材料的质量提升是一个循序渐进的过程，不可能一蹴而就。

　　从实验室到产业化的跨越

　　未来化的制备是材料突破的关键，而在工业化应用上必须考虑产率的问题，还要考虑成本问题。这是从实验室发展到规模化，再到产业化最大的跨越。

　　从基础研究到规模化制备，在规模化过程当中有很多基础的问题，必须通过基础研究来解决。2018年年底，我们在北京市政府的支持下成立了北京石墨烯研究院，这是由北京市政府和社会资本共同出资、北京大学牵头建设的新型研发机构。我们在北京石墨烯研究院建成了生产示范中心，为了让样品变成产品再变成商品，还成立了事业部和销售小组，应该说发展状况是相当不错的。

　　实现规模化制备的整个过程表明，从基础研究到规模化，最终到商业化，这条路不容易，但是只要坚持就可以做到最好，这是我们的体会。材料的研发需要工匠精神，要追求卓越、追求极致，不屈不挠。

　　必须扎扎实实去做，才有可能做到最好，没有扎实的基础研究就没有核心竞争力。不过虽然基础研究非常重要，但是漫无边际的基础研究对规模化制备是没有用的，我们深有体会。

　　规模化的制备是产品化的起点，需要工程思维与产业思维，也要突破研究思维的局限性，同时还要有产学研的创新。

　　我特别要强调这一点，光有科学家是做不了的，需要工程师、科学家和企业家一起去做，才有可能真正把事情做好。还有，装备研发能力也是先材料领域的核心竞争力。

　　“杀手锏”级应用是关键

　　在材料制造领域，不存在“物美价廉”，好的东西就是贵。其次，要寻找石墨烯材料的“杀手锏”。市场上目前有各种各样的石墨烯应用，但是从某种意义上来说，这些有也行，没也行。这些不能叫做“杀手锏”，石墨烯产业会建立在“杀手锏”级的应用及处置上，我们不能满足于做“工业味精”而已。

　　那么，什么才是“杀手锏”的用途呢？不可替代、非它不可的应用，才是未来石墨烯产业真正的基石。

　　稀碳光纤可能是下一代的变革性技术，而在第三代半导体照明领域，我们将石墨烯与LED结合，电光转换效率提升了35%以上。对这一产品我也充满期待，希望未来能够真正走向产业化。

　　此外，我们研发的石墨烯玻璃纤维“布”，不仅导电导热而且电热转换效率超过90%，远远超过现在的电阻加热。在一分钟之内加热可以到900度，而且可以稳定在空气中存在。我们非常期待这一产品，将来有可能颠覆传统的电加热产业，目前正在全力以赴研发。

　　“杀手锏”级的应用要建立在日趋完美的高性能石墨烯材料基础之上，不能急于求成。这种应用既可能是逻辑性的推理，也可能是出其不意的创造。探索“杀手锏”级的用途需要耐心和坚持，需要原创性的基础研究，更需要精益求精的公益研发和不断的投入。

　　发展石墨烯产业绝非是一朝一夕的，需要国家意志、产学研协同创新和长期不懈的努力，绝不是简单的“突击群众运动”或者建多少个产业园所能做的事情。对于原始性创新和颠覆性技术的研发，老实说现在的企业对这些是不感兴趣的。只有通过政府的支持和国家意志才能做下去，未来“卡脖子’的问题必须由我们自己解决。

　　对于中国未来的石墨烯产业，不能只关注现在否则会失去未来。不能满足于做“添加剂”，在一两年之内想赚点钱就走，这条道行不通，而且会丢掉未来。

　　但是也不能只关注未来，否则很难走到未来。比如给我10年的时间，我能保证100%的成功，但是如果只有5年，给我几百亿元资金也做不到。研发需要时间，从这个意义上来看，我们不能只关注现在，也不能仅仅只关注未来。

　　石墨烯产业充满机遇和挑战，我们应抓住机遇，直面挑战，打造中国未来石墨烯产业的核心竞争力。