9月12日,深圳市華科創智技術有限公司董事長喻東旭參加了南京舉辦的新材料資本技術峰會。他發現,來自深圳的企業格外耀眼:全國最具代表性的300多家新材料企業參會,深圳就有100多家,不僅數量多,也最活躍。
喻東旭曾在聯想和比亞迪工作過,新材料行業的發展現狀讓他想起上世紀90年代在北京中關村看到的一個廣告牌“中國離信息高速公路有多遠?”那時中國互聯網剛剛起步,如今,已滲透各個產業鏈。“新材料產業的發展需要一個醞釀的過程,找到差異化的 痛點 了,產業自然會爆發,也才能創造利潤”。喻東旭說。
“近年來,深圳市新材料產業取得了令人矚目的成果,產業規模由2010年的590億元增至2015年的1500億元。”深圳市新材料行業協會秘書長李音近日告訴記者,目前深圳新材料領域以高校和科研機構為依托的創新載體達110多家,上市企業近40家,國家高新技術企業超400家,新材料領域申報相關專利超過1萬余件,編制或參與制定標準400多項。
“科學家取得一點成果,產業界就說有重大突破,就開始嚷嚷應用的問題,這會誤導很多投資者和創業者,風氣也會變得浮躁。”深圳化學化工學會理事長、深圳大學化學與環境工程學院教授劉劍洪表示,前沿的科學研究引領產業的方向,但材料研究十年磨一劍,真正的產業化應用還有很漫長的路要走。
1 、深圳領跑全球石墨烯下游應用市場

在深圳,一批市場規模大、技術能力強的創新型企業已深度介入新材料應用領域,與新材料產業形成有效聯動:光啟擁有全球首條實現量產的超材料生產線,并已平穩運行3年,年產能達10萬平方米;華訊方舟近期成功研發世界首塊石墨烯太赫茲芯片;華為與曼徹斯特大學共同開發ICT(信息、通信和技術)領域的下一代高性能技術,研究如何將石墨烯領域的突破性成果應用于消費電子產品和移動通信設備……
在李音看來,當前新材料產業領域最亮眼的是石墨烯。石墨烯應用領域廣泛,比如在無人機上就有廣泛的應用空間。
對于專注應用型無人機研發和生產的深圳洲際通航來說,如何讓無人機適合火場的高溫、臺風天的大雨等復雜的作業環境,是他們面臨的首要問題。洲際通航選擇的是采用碳纖維打造無人機外殼。洲際通航CEO黃瑞鋒說:“碳纖維能給予無人機高強度結構,讓它們能長期在惡劣環境使用。”
石墨烯作為一種新型高性能材料,在新一代信息技術、新材料、新能源、生物和節能環保產業以及未來產業均擁有廣闊的應用前景,與其中鋰離子電池、超級電容、導熱、觸摸屏、復合材料、光伏行業等細分領域的突破發展聯系緊密。
深圳市經濟貿易和信息化委員會相關負責人告訴記者:“石墨烯與深圳產業結構高度契合,為實現上下游產品的良好對接,推動石墨烯邁向產業化、規范化、標準化提供了強大的產業基礎和市場需求。”
該負責人表示,在良好的營商和創業環境下,深圳科研院校和企業在石墨烯領域的研發生產應用已經自發開展,特別是下游應用市場在全球占據領先地位,產業鏈的兩端已具備發展石墨烯產業的基礎條件。
李音也告訴記者,深圳已經領跑石墨烯產業發展。“我們很早地就打破了技術壁壘,贏在了起跑線上。深圳在石墨烯領域的專利申請量與創新大國美國、以色列相近,有了這個基礎,深圳的石墨烯發展也就不用再受到外國制約”。
2、“冒險者”摩拳擦掌,但產業化太難
新材料產業的前景讓很多企業摩拳擦掌,但真正做到應用還有很長的路要走,這吸引了一些“冒險者”。
“曾經有一個做建筑的企業,想將石墨烯應用到建筑材料上,于是他們來找我,說要買一些石墨烯。”這讓李音有些哭笑不得,石墨烯只是一種材料,要將它應用于某一個特定的領域,需在前端配套相應的研發工藝和設備,從而生產出有針對性的產品,這個過程完整且復雜。
深圳南山一家工業無人機研制企業負責人告訴記者:“我們用石墨烯作為工業無人機電池的原材料,理論上各項參數都達標了,續航時間相比普通鋰電池增加好幾倍,但飛機就是飛不起來,石墨烯作為原料不太穩定。”
“產業化太難了。”李音直言,不能否認研究機構的研究成果,但其是否迎合市場方向、產業化能否成功,仍然有待考量,實驗室的成功和產業化的成功是兩回事,科技成果產業化牽扯到研發設備、制造工藝、人員配備等多方面因素。
“有了方向,才能邁出第一步,不過,如果方向一開始就錯了,就會越走越遠。”李音認為,材料領域研制周期長、資金投入大、對人才要求高,沒法走捷徑。她同時表示,“一旦一個材料研發成功, 吃 它十幾二十年都沒問題,剩下的就是不斷升級和改良材料的問題”。
在新材料領域,研發失敗的永遠比成功的多,能做出產品的企業更是少之又少。“做出產品了,還得把它賣出去,如果連下家都找不到,只能 等死 。”李音說,新材料領域比很多人想象的要復雜。
“新型技術一出現,市場常常會一哄而上,帶來投資的膨脹泡沫期。”深圳貝特瑞新能源材料股份有限公司董事長賀雪琴表示,其公司與另外幾家新材料重點企業發起的深圳市先進石墨烯應用技術研究院,可以讓他們通過引進國內外研究成果與深圳現有產業對接,推動石墨烯在深圳本土落地。
3、 市場需要什么,深圳企業就生產什么
近年來,深圳新材料產業進入快速發展階段。據深圳市新材料行業協會統計,2012年深圳新材料產業規模約850億元,約占全市工業銷售產值的4.13%;2013年深圳新材料產業規模約1020億元,約占全市工業總產值的4.68%;2014年產業規模約為1200億元。2015則達到了1500億元,年增長率20%。
李音坦言,雖然與國內不少省市相比,深圳不具備新材料資源優勢,但市場的大方向賦予了深圳必須領先的職責,市場端不斷倒逼材料、設備以及工藝進行變革。“市場需要什么,深圳的企業就生產什么,這是深圳新材料產業的發展特點。”
新材料是技術革命與創新的基石,是支撐先進制造業發展、推動產業升級的革命性力量。《中國制造2025深圳行動計劃》已將推進新材料的研發及產業化納入重點領域,其中,石墨烯應用技術研發公共平臺建設更是納入重點項目。
記者從深圳市經貿信息委了解到,在即將出臺的深圳市戰略性新興產業發展“十三五”規劃中,也關注了新材料的應用示范。
材料領域的創新,對于中國制造業掌握更多話語權非常關鍵。喻東旭很早就認識到這一點:“我在聯想和比亞迪工作時,一到旺季許多關鍵材料就容易缺貨,幾乎所有依賴進口的材料價格都在漲,智能手機所用ITO(氧化銦錫)材料的定價權大都掌握在美日德等國企業之中,中國企業以代工裝配為主。”
喻東旭走過全世界許多地方,發現配套最完善、創新力最強的還是深圳,能保障企業在最短時間做出一個產品。于是他在龍崗區創辦了華科創智,希望將一種名為銀納米線的材料快速產業化,推向全世界。 今年8月,華科創智的柔性透明電極研發團隊入選2016年市海外高層次人才孔雀團隊(第一批),帶頭人是公司聯合創始人、香港科技大學教授溫維佳。華科創智的產品之一是智能調光膜。記者9月14日在華科創智展示廳體驗這一產品,只需用遙控一按,所有透明的玻璃一下子變霧化,隔開了外部空間,十分科幻。
這種智能調光膜使用的“秘密武器”是銀納米線,它采用聚合物分散液晶(PDLC)作為顯示結果,兩層柔性透明導電薄膜(銀納米線膜)作為電極,在外加電壓的調解下,瞬間實現透明和不透明的切換。
喻東旭認為,新材料公司需要靠技術+產業化“兩條腿”走路,缺一不可。“技術不能被過分強調,不能做到產業化對接、找不到應用場景,技術便不能產生價值,就像是擱到抽屜里的論文,花了大量的錢也沒用”。
李音告訴記者,深圳新材料領域中已經取得一些成績的企業創新力超強,不僅不吝投入去搞研發,并和高校緊密合作,同時緊貼市場,具有敏銳的市場嗅覺。
樣本
專注石墨烯基礎研究的本征方程:
“產品合格了,我們才敢創業”
“公司從投入到產出回報只有4個月,目前已經實現批量生產,預計明年產值過億。”深圳市本征方程石墨烯技術股份有限公司董事長劉劍洪告訴記者,該公司去年8月成立,不到一年便大批量生產。
為什么能夠如此高效?這得益于劉劍洪和團隊十余年的研究,以及五年的市場檢驗。按照他的說法:“直到別人認為我們的產品合格了,我們才敢創業。”
劉劍洪的另一個身份是深圳大學化學與環境工程學院教授。從2002年開始從事碳材料的研究,劉劍洪和研究團隊從單層石墨烯的制備到應用步步攻關,最終掌握了石墨烯在電池電極材料、電子導電材料和超細粉體材料等關鍵材料領域應用的關鍵技術,完成了規模化試驗。目前,他的團隊已經申請獲得了中國、美國、日本、歐洲等國家和地區發明專利40多項。
深圳不少業內人士表示,石墨烯產業化面臨的主要瓶頸是應用研發,而在劉劍洪看來,只有把基礎研究做扎實才可能讓石墨烯材料真正發揮其優越的性能,公司才會具備產業應用優勢。
“石墨烯是由碳原子構成的單層厚度的二維晶體,只有單層晶體才能發揮石墨烯材料的各種優越性能,即使兩層疊加物理性質也會下降100倍。”劉劍洪表示,目前國內不少企業宣稱能批量生產石墨烯,但不少生產出來的都不達標,不算真正的石墨烯。
本征方程研發的產品包括石墨烯包覆銅納米粒子,該技術能使銅粉具有抗氧化能力,替代中金嶺南目前使用的貴金屬銀粉與貴金屬銀包銅粉,使產品成本大幅下降。劉劍洪表示:“銀粉每公斤價格在3000至4000元,使用石墨烯包覆銅只需要1000多元,未來在電子行業將會大規模運用。”
在動力電池的應用方面,本征方程掌握了石墨烯包覆石墨鋰離子電池負極材料的關鍵技術,容量可達到500毫安時/克,而一般負極材料容量只有360毫安時/克。因此,使用了石墨烯技術的動力電池,其體積會變得更小。此外,在隔膜涂布上涂上石墨烯粉末,鋰離子穿透能力顯著加強。
“石墨烯作為一種材料也有不足之處,比如它的分子結構強度低。”劉劍洪稱,石墨烯不僅是要有單層的結構,還要有穩定的形態,他的團隊計劃突破二維材料制備的技術,制作均勻的二維薄膜,之后將深入研發其在半導體、太陽能、LED、芯片等領域的應用。
他告訴記者,為了保持技術的先進性,本征方程還將建立研究院,依靠自身的力量和海內外科研單位深入合作。“在同海外的合作中,我們可以看到該領域最前沿的動態,這是我們引領未來產業最基本的戰略。”
深圳市經貿委相關負責人:
爭取國家石墨烯創新中心落戶深圳
日前從深圳市經濟貿易和信息化委員會(下稱市經貿委)獲悉,《國家石墨烯創新中心規劃方案》已報國家工信部,爭取石墨烯創新中心落戶深圳,致力于石墨烯產業的創新和應用。創新中心落戶深圳,將如何為深圳石墨烯產業化提供助力?
目前深圳具有代表性的石墨烯領域的企業、研究機構有哪些,他們有何特別之處?
市經貿委:2015年11月,深圳市先進石墨烯應用技術研究院、深圳市石墨烯協會揭牌成立,石墨烯應用技術研究院成為深圳市首個以石墨烯研究為主旨的系統性、開放式、專業化的石墨烯應用技術研究平臺。
研發專利領先,規模化生產起步,是目前深圳石墨烯產業的發展特點。許多企業和研究機構都開展了石墨烯研究,并申請了相關專利。
其中,清華大學深圳研究生院在石墨烯及其復合材料制備技術、石墨烯在儲能和導熱器件中的應用進行了深入的研究;比亞迪正全力著手研發石墨烯—磷酸鐵鋰電池;中國寶安集團控股的貝瑞特公司擁有多項石墨烯發明專利,其作為國內最大的鋰電池負極材料生產商,已著手開展石墨烯儲能電池的研發進程;深圳粵網節能公司已研發成功公斤級單層石墨烯量產解決方案,主力生產石墨烯粉體和薄膜材料;烯旺在石墨導電、導熱、防腐等多個領域的應用研發處于行業領先水平。
在發展石墨烯產業方面,深圳現有政策和未來展望如何?
市經貿委:結合深圳優勢和產業發展現狀,我們在發展石墨烯產業上的工作思路是以市場為導向,有所取舍、重點突破。
首先是發揮規劃引導作用,推動產業發展。2011年以來,我委與市發改委、市科創委共同落實新材料產業的規劃和政策,分別采用直接資助、貸款貼息和股權資助等多元化方式在企業技術中心、工程實驗室、技術攻關、產業鏈關鍵環節提升和產業化等方面支持企業和研究機構突破核心關鍵技術,有多個石墨烯的項目獲得資助。我們會逐步完善和優化政府政策體系,為石墨烯產業發展打造更好的產業發展環境。
其次是建設石墨烯創新中心,突破核心關鍵技術。我們以深圳市先進石墨烯應用技術研究院為基礎,通過積極推動建立“石墨烯創新中心”,搭建國際領先的石墨烯應用技術研究平臺,引進國內外石墨烯領域頂尖研究團隊的石墨烯研發成果進行產業化轉化。打造國際一流的先進石墨烯技術創新高地、人才集聚高地和產業發展高地。
在石墨烯相關標準制定等方面,深圳有何計劃?
市經貿委:我們將推動標準制定,鼓勵應用示范。鼓勵研究機構和企業與國家部委和機構合作,積極參與石墨烯國家標準制定等頂層設計工作,與其他地區開展石墨烯研發應用合作。此外,開展石墨烯材料的應用推廣,鼓勵華為、比亞迪等大型優質企業開展具有示范性、導向性的行業應用,形成示范效應,培育一批在石墨烯應用技術和產品領域的知名企業。