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石墨烯产业到了投资时机吗？——从广汽与欧阳明高院士的争论说起
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发布时间：2022-01-14
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在2021年1月19日的“2021中国电动汽车百人会论坛”上，欧阳明高院士指出“要快充、还要续航长、还要便宜，不现实”。广汽埃安的总经理还隔空放炮表示不服。2022年1月5日，广汽埃安宣布续航里程1008公里的AION LX Plus正式量产上市，而且售价仅28.66万元起。电池技术实现了超级快充、超长续航和超级安全，“8分钟可充满80%”“NEDC续航1000公里”。不到一年就敢“打脸”国内新能源汽车技术的领袖级大咖。且不说技术水平到底有多高，销量好不好，至少这是全球第一个实现续航一千公里量产的新能源汽车。其“秘诀”就是神奇的石墨烯。其实新能源电池只是石墨烯的一个应用分支。它被誉为“新材料之王”，早已声名远播。从2004年诺奖开始，到现在16年过去。总体上还是雷声大雨点小。到底该怎么看这个行业？新材料是战兴产业的基础及先导和龙骨，石墨烯是新材料中的“新中之新”。纳米材料（碳纳米管）--二维材料--石墨烯，石墨烯是二维材料大家族的一员。二维材料是指电子仅可在两个维度的非纳米尺度（1-100nm）上自由运动（平面运动）的材料，如纳米薄膜、超晶格、量子阱。继2004年石墨烯（graphene），后续又有一些其他的二维材料陆续被分离出来，如：黑磷、锡烯、硅烯、六方氮化硼等。石墨烯(Graphene)是由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，是目前世界上五个“最”的材料：一是电阻率最小。非常敏感，稍微有一点风吹草动，比如气体分子撞了它一下就变形了，电阻也发生变化。所以，它可以用来制造高灵敏度的传感器。二是电子迁移率最高。电子在石墨烯内部跑得很快，石墨烯如果取代硅，有望让计算机处理器的运行速度快数百倍。三是导热率最高。比银铜都要强好几倍，可以推动超级电容器达5倍以上的容量。加入锂电池电极中能够大幅提高导电性能。四是比表面积很大透光性还特别好，每克达2600多平方米。如果用来做显示屏，就能做到最薄最轻，有望引发触摸屏和显示器产品的革命，制造出可折叠、伸缩的显示器件。五是最硬与柔韧性最强。石墨烯的厚度是头发丝的20万分之一，强度比钢材高200倍。1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克，但是可以承受一只小猫。可以做超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣和“太空电梯”的缆线。因为有这么多的优点，让石墨烯在电磁屏蔽、柔性显示、新能源电池，还有海水淡化、储氢材料、航空航天、卫生医疗等等领域都得到了广泛关注，而且在很多领域都有可能带来颠覆性的变革。
一个材料要产业化，首要的问题是解决高质量低成本的规模化制备难题。目前石墨烯的粉体制造质量不稳定、性质差异性大、成本高，下游应用受到很大的制约。单层或少层的石墨烯产品目前在工业领域很难实现量产，更多的是不具备石墨烯物理性能的“类石墨烯”产品。以石墨烯薄膜为例，因无法避免在生长过程的结构缺陷和因转移过程导致的表面污染，实际上使电阻较高，无法匹配其优异电学性能。截至目前，除中国外，全球有数千家公司涉足石墨烯相关的研究和开发，其中包括IBM、英特尔、美国晟碟、陶氏化学、通用、杜邦、施乐、三星、洛克希德·马丁、波音、索尼等。目前国际上从事石墨烯产业研究的国家包括英国、美国、欧盟、韩国和日本等，各国发展状况不同。英国：作为石墨烯的“诞生地”，英国在石墨烯的基础研发方面居于全球领先地位。美国：美国对石墨烯的研究投入较早，石墨烯产业化和应用进程相对较快，其产业布局也呈现多元化，产业链相对比较完整，基本覆盖了从制备及应用研究— 石墨烯产品生产 — 下游应用整个环节。不仅拥有IBM、英特尔、波音等众多研发实力强劲的大型企业，还诞生了众多小型石墨烯企业。美国国防部、国家自然科学基金也投入巨资，重点在石墨烯晶体管、能量存储、超级电容器等领域支持石墨烯产业研发及产业化。欧盟：石墨烯旗舰研究项目是欧盟选定的首批技术旗舰项目之一，13个重点研发领域，主要包括生物传感器、薄膜技术、面向能源应用的催化剂、面向复合材料和能源应用的功能材料、功能涂层和界面、GRM与半导体器件的集成等。韩国：韩国三星集团和LG公司为主，石墨烯柔性显示、触摸屏以及芯片等领域的国际领先地位。日本：依托碳材料产业基础，日立、索尼、东芝等，在石墨烯薄膜、新能源电池、半导体、复合材料、导电材料等应用领域。2020年中国石墨烯总产能约1万吨，产能利用率不足5%。受技术标准、产品成本以及市场拓展等方便因素影响，石墨烯下游应用市场发展进程相对较慢。杀手锏级应用好像一直没有出现。以华丽家族为代表的早期企业，十年努力，一地鸡毛。天眼查数据显示，截至2021年11月30日，我国已注册石墨烯企业11432家。按照刘忠范院士说的企业有16000多家。国内目前的石墨烯公司大多分布在江苏+宁波市+北京+深圳+青岛。在能源、新材料、电子信息、可穿戴设备、电动汽车等诸多领域形成了产业集群。
石墨烯属于新材料产业，这个产业有三高三长（难度高、投入高、门槛高，研发周期长、验证周期长、应用周期长）的特点，只有产业链龙头企业才有能力进行持续创新。石墨烯产业作为基础材料，决定其发展的关键因素除了材料本身的高质量低价格的稳定批产，还在于产业链上下游形成一个相辅相成的完整生态。如基础研发、材料制备设备、下游应用产品的开发等等。有了产业链、创新链，才有价值链。据多个业内专家介绍，上万家石墨烯企业到目前为止只有极少数真的赚钱。为什么？2021年12月份，一年一度的中国国际石墨烯创新大会上，诺奖获得者安德烈·海姆说“石墨烯正从学术界走向工业界”。他有一个观点：一个新材料从实验室走到产业化需要40年左右的时间。石墨烯是从学术研究转化到实际应用最快的材料。世界上各大著名企业的研究和产业化没有停止，还在加快。
三星、华为等公司在编织专利的天罗地网，成千上万家企业在上游方法、设备，到下游材料，深加工、产品，都在寻机突破。好消息越来越多。指望独立于现有产品之外的“杀手锏”式的应用不现实，科技创新一定是循序渐进的。最有希望实现产业突破的应用就在习以为常产品的“添加”改性。广汽的突破可能就是石墨烯产业拐点的一个标志。华为、三星等，很多企业的产业链企业陆续在宣布进展。最有可能带动石墨烯产业突破的主要在四个领域，传感器领域、储能和新型显示领域、半导体材料领域、生物医学领域。如增强复合材料、石墨烯光传感器、海绵传感器，超级电容、石墨烯单晶晶圆、芯片生物传感器、石墨烯晶体管光学调制器、石墨烯锂离子电池、触摸屏、导热膜等。
在改变人们生活的最终产品领域。如3C应用的三星、苹果、华为的产业链；如新能源电池应用的广汽、特斯拉产业链；如军工产品应用的洛克希德·马丁、波音、中国军工配套企业（防弹衣，装甲车防护垫）等。投资标的就在这些企业供应链中的产品改性上。还有一类，就是跟老百姓生活最接近的，打“石墨烯”技术插边球，如“石墨烯竹炭”“石墨烯内衣”“石墨烯面膜”“石墨烯地热”等产品的企业，老百姓还是很吃这一套的。有部分企业可能会以‘贸工技’的路线，成为石墨烯技术应用的龙头。借用技术创新成长曲线理论来分析，石墨烯现在是创新的第三波，波谷。越是最悲观的时候，越是值得投资人关注的时候。
另外，因为石墨烯可添加改性这一特质，要比一般的新材料应用要快一半时间。现在已经16年，未来5年可能会有大的产业发展。作为立志“投资改变中国”的瑞鹏资产来说，石墨烯是一个不可回避的新材料产业前沿，现在已经到了行业爆发的拐点。我们应该高度重视石墨烯产业，并从3C龙头和军工的产业链配套企业入手，研究布局投资机会。
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