曾幾何時石墨只是一個邊緣產(chǎn)業(yè)，作為工業(yè)的配角出現(xiàn)在人們的視野中，而今，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，石墨產(chǎn)業(yè)逐漸從傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)閼?zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，石墨被譽為“黑色的金子”成為支撐高新技術(shù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源。“寡占性”是我國石墨產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢之一，我國是石墨儲量大國、生產(chǎn)大國、消費大國、出口大國，中國石墨產(chǎn)業(yè)在全球具有舉足輕重的地位。
美國氣象學家洛倫茲用“亞馬遜雨林一只蝴蝶翅膀偶爾振動，也許兩周后就會引起美國得克薩斯州的一場龍卷風”來解釋蝴蝶效應(yīng)，而今，小到僅有方寸的石墨也正在掀起這樣的變化。
資源優(yōu)勢：“聚寶盆”上的隱憂
由于石墨新材料所具有的優(yōu)異特性，有業(yè)內(nèi)人士甚至認為，石墨將取代硅在電子領(lǐng)域的應(yīng)用，人類將從“硅時代”進入“石墨時代”。
優(yōu)良的特性，加上應(yīng)用領(lǐng)域眾多，使石墨產(chǎn)業(yè)擁有廣闊的發(fā)展空間。按照國家提出的2020年電動汽車數(shù)量占所有交通車輛10％的發(fā)展目標，預(yù)計僅動力電池所需的石墨負極材料將達到15萬噸，市場容量將達到500億元。在軍工和民用的應(yīng)用領(lǐng)域，柔性石墨產(chǎn)品已呈現(xiàn)出替代傳統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，僅石墨空調(diào)葉脈板產(chǎn)品，市場空間就達到500億元。石墨新材料的美好發(fā)展前景不容置疑，而在人們趨之若鶩之時，石墨產(chǎn)業(yè)的諸多問題也凸顯出來。
盡管中國石墨資源豐富，但是在資源利用上呈現(xiàn)的問題不容忽視。尤其是石墨資源的無節(jié)制開采和石墨原礦的大量出口，已使我國多處石墨礦幾近枯竭，有人甚至擔心石墨產(chǎn)業(yè)將步稀土的后塵。從事石墨應(yīng)用研發(fā)多年的武漢理工大學資源與環(huán)境工程學院教授張凌燕認為，中國石墨儲量雖大，但是由于每年的產(chǎn)量占到全球產(chǎn)量的70％，隨著我國石墨資源的消耗，以及其他國家找礦工作的深入開展，更多的石墨礦被發(fā)現(xiàn)，未來我國石墨資源占全球的比例將不斷減少，屆時可能失去在石墨產(chǎn)業(yè)上的話語權(quán)。
在我國大量出口石墨初級品的同時，美國、日本、韓國等國家卻早已把石墨列入國家戰(zhàn)略資源，進行立法保護，有的國家封存了自己的石墨礦山，嚴控開采，甚至將部分進口的石墨儲藏起來，以備將來使用，這不能不引起我們的警惕。
我國生產(chǎn)的石墨制品絕大部分是初級產(chǎn)品，因為產(chǎn)能過剩，無序競爭，壓制了價格，出口產(chǎn)品每噸價格不及3000元，而進口的高附加值石墨產(chǎn)品每噸價格高達50多萬元，價格相差100多倍，這成為石墨產(chǎn)業(yè)慘遭口誅筆伐的“經(jīng)典事例”。我國石墨產(chǎn)品懸殊的進出口價格，意味著石墨資源的低價流失，蒙受巨大損失。究其原因，既有國外對我國實行石墨加工技術(shù)封鎖，也有我國尚沒有攻破關(guān)鍵技術(shù)的癥結(jié)。
內(nèi)蒙古日新集團董事長張彬?qū)χ袊a(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀十分擔心。“中國石墨界如果再走低端路線，恐怕就連做苦勞力的資格都沒有了！”他認為，石墨對于工業(yè)發(fā)展的重要意義，比稀土有過之而無不及。國家層面應(yīng)該更多地關(guān)注這一產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。
由于我國并不掌握石墨深加工核心技術(shù)，而先進石墨加工技術(shù)被美日歐盟等少數(shù)國家壟斷，導(dǎo)致我國石墨資源“低出高進”，外國“以購代采”的狀態(tài)長期存在。
石墨烯：一個概念引領(lǐng)的“創(chuàng)新運動”
在制造大國雄心的催生下，“材料之王”行業(yè)正呈現(xiàn)出燥熱癥。誰是材料之王？誰的出現(xiàn)被稱為“徹底改變21世紀”？越來越多的答案指向石墨烯。
石墨烯目前是世界上最薄的材料，只有一個原子的厚度，卻比最好的鋼材堅韌百倍，而且導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性也遠超其他材料，幾乎完全透明，又有很好的彈性，其無可比擬的材料性能堪稱完美，因此被稱為“新材料之王”?？蓮V泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、新能源、柔性電子傳感器、復(fù)合材料、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。
厚度僅為頭發(fā)絲的20萬分之一，強度是鋼的200倍，即便大角度彎曲也不會斷裂，石墨烯具有很多獨特的優(yōu)良性能，這些獨特性能一旦實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，將對多個領(lǐng)域帶來革命性的變革。未來，石墨烯一旦實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用技術(shù)突破，應(yīng)用前景廣闊，無可限量，能撬動千億元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。
但這一新興產(chǎn)業(yè)在加速發(fā)展的同時，重上游輕下游、重科研輕應(yīng)用、重噱頭輕實干等“泡沫化”端倪初顯，若放任自流，恐將導(dǎo)致我國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展“起大早、趕晚集”。
一個產(chǎn)業(yè)的興起往往要經(jīng)歷6個階段：技術(shù)概念期、產(chǎn)品導(dǎo)入期、市場擴張期、并購競爭期、成熟調(diào)整期、產(chǎn)業(yè)衰退期。目前石墨烯產(chǎn)業(yè)正在從技術(shù)概念期向產(chǎn)品導(dǎo)入期過渡，尚未形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。一位業(yè)內(nèi)人士毫不諱言地指出，“現(xiàn)在石墨烯產(chǎn)業(yè)上中游發(fā)展火熱，下游應(yīng)用一直是短板，缺乏大規(guī)模應(yīng)用是制約行業(yè)發(fā)展的主要瓶頸，關(guān)鍵在于如何將實驗室的技術(shù)導(dǎo)入到下游的應(yīng)用中。”
目前行業(yè)還沒有形成盈利模式，市場尚處于培育階段。在研發(fā)方面需要投入大量資金，而下游應(yīng)用市場尚未打開，產(chǎn)品銷售額低。目前國內(nèi)生產(chǎn)和應(yīng)用開發(fā)石墨烯產(chǎn)品的企業(yè)多為中小企業(yè)和初創(chuàng)企業(yè)，資金、人員和研發(fā)實力都相對較弱。因此，高技術(shù)水平、低成本制備技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用開發(fā)，還未取得實質(zhì)性突破，這也成為制約我國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。
當前石墨烯市場亟待規(guī)范，很多企業(yè)只是在炒概念，如行業(yè)無序發(fā)展將會導(dǎo)致惡性競爭，對整個行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生致命危害。必須建立健全行業(yè)規(guī)范，避免惡性競爭。認為，目前石墨烯應(yīng)用技術(shù)多處于中試階段，市場不確定性較大。投資者應(yīng)理性投資，理性判斷行業(yè)發(fā)展趨勢，避免跟風炒作。同時應(yīng)發(fā)揮政府資金的引導(dǎo)作用，以市場應(yīng)用為導(dǎo)向，推動產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展。
當下，國際鼓勵發(fā)展新材料產(chǎn)業(yè)，石墨烯成為其有力支撐，加之其巨大的商業(yè)價值，政企高漲的投資熱情致使大批資金流向石墨烯領(lǐng)域，行業(yè)規(guī)模急速膨脹，“泡沫化”傾向初顯。除江蘇外，重慶、寧波、青島、德陽、河北、北京等地亦在布局石墨烯產(chǎn)業(yè)。重慶將石墨烯列為十大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，寧波發(fā)布了《寧波市石墨烯技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃（2014~2023）》，目標在10年內(nèi)將石墨烯產(chǎn)業(yè)打造成為具有千億元級產(chǎn)值規(guī)模的優(yōu)勢與特色產(chǎn)業(yè)。
部分專家認為，現(xiàn)下的石墨烯熱與當年的造船、光伏投資沖動如出一轍，反映出企業(yè)和政府根深蒂固的投機性。一位石墨烯企業(yè)負責人甚至直言，這固然有企業(yè)家的盲目，但更多是地方政府的GDP沖動，背后蘊藏的“泡沫化”風險不容小視。
產(chǎn)業(yè)前景：“工業(yè)味精”的深度催化
作為一種戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，石墨不僅普遍應(yīng)用于電極、電池、染料、墨粉等一般工業(yè)和消費領(lǐng)域，還廣泛用于核電、化工、航天、軍事、冶金、電子、機械等特殊工業(yè)領(lǐng)域。在發(fā)達國家，石墨產(chǎn)品已作為新材料技術(shù)的代表，得到了充分開發(fā)和研究。石墨所特有的金屬和非金屬雙重的工藝技術(shù)特性決定了石墨產(chǎn)品必然成為新材料工業(yè)的前沿技術(shù)之一。
在我國，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中不乏石墨的身影。石墨的一個主要用途是生產(chǎn)耐火材料，包括耐火磚、坩堝，連續(xù)鑄造粉，鑄造芯，鑄模洗滌劑和耐高溫材料。近20年來，耐火材料工業(yè)中兩個重要的變化是鎂炭磚的煉鋼爐內(nèi)襯中被廣泛應(yīng)用，以及鋁碳磚在連續(xù)鑄造中的應(yīng)用。使石墨耐火材料與煉鋼業(yè)緊密相連，全世界煉鋼業(yè)約消耗70%的耐火材料。
在耐腐蝕材料領(lǐng)域，石墨具有良好的化學穩(wěn)定性。經(jīng)過特殊加工的石墨，具有耐腐蝕、導(dǎo)熱性好、滲透率低等特點，而廣泛用于制作熱交換器、反應(yīng)槽等設(shè)備。
在原子能工業(yè)和國防工業(yè)領(lǐng)域，石墨具有良好的中子減速性能，最早作為減速劑用于原子反應(yīng)堆中，鈾——石墨反應(yīng)堆是目前應(yīng)用較多的一種原子反應(yīng)堆。
在導(dǎo)電材料領(lǐng)域，石墨就是早期電氣工業(yè)中廣泛用來做電源、電刷、碳棒、水銀整流器的正極、石墨墊圈、電話零件、電視機顯像管額涂層等等。其中以石墨電極應(yīng)用最廣，在冶煉各種合金鋼、鐵合金時，使用石墨電極，這時強大的電流通過電擊導(dǎo)入電爐的熔煉區(qū)，產(chǎn)生電弧，使電能轉(zhuǎn)化為熱能，溫度升高到2000攝氏度左右，從而達到熔煉或反應(yīng)的目的。而隨后以石墨烯為基底的導(dǎo)電漿料的誕生，又將石墨導(dǎo)電性能無限擴大。
在廣泛散發(fā)光和熱的背景下，石墨在新興的新能源汽車、風力發(fā)電、環(huán)境治理等行業(yè)的應(yīng)用潛力巨大。
有媒體報道稱，未來隨著石墨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，和人們對石墨性能的深度認知，將會無限擴展石墨的應(yīng)用領(lǐng)域。
比如固體潤滑材料。石墨層間微弱的分子鍵使石墨本身成為很好的固體潤滑材料。例如，將鉛筆中的鉛粉加到鎖眼中，鎖會很容易打開。將氟插入石墨層間，制備的氟化石墨，是最好的固體潤滑劑和防水劑，在機械制造、國防工業(yè)有著重要的應(yīng)用。
再如密封材料。利用硫酸等插層可制備膨脹石墨、生產(chǎn)柔性石墨紙。這種石墨紙能夠充分發(fā)揮石墨的化學穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性，在高溫、腐蝕性強的環(huán)境中、仍然能夠起到很好的密封作用。裁剪成密封墊片等，是非常好的固體密封材料。用在防火門窗中，能起到很好的密封防火作用。
又如環(huán)保材料和石墨儲能材料。碳石墨材料在石油廢水處理、污染水質(zhì)處理、大氣污染治理和電磁污染防治中歐狂擴前景。對天然石墨進行特殊熱處理形成膨脹石墨后，有大量孔隙存在，密度很低。用作吸附材料，其吸附浮油的性能超出活性炭，可在很短時間內(nèi)吸附水面浮油，治理石油廢水。這種石墨能夠重復(fù)使用，成本低、具有很好的應(yīng)用前景。將碳石墨材料與樹脂和水泥復(fù)合，所得材料能夠用作防靜電材料、電磁屏蔽材料等。同時，特殊的結(jié)構(gòu)特點使石墨能夠成為性能優(yōu)異的儲能材料。在風能、太陽能、核能、電能等新能源領(lǐng)域有很大應(yīng)用潛力。
小小的一片石墨，掀起了一場場產(chǎn)業(yè)革命，盡管這個產(chǎn)業(yè)還并不完善，還有諸多的問題與隱憂，但這絲毫不能阻止中國石墨產(chǎn)業(yè)前進的步伐。問題是時代的聲音，同時也是倒逼產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要推手，相信石墨在解決的問題過程中將會摸索出一條適合中國石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展的終極道路，讓“方寸之間”的石墨成為塑造“大千世界”的重要力量。
資料來源：中國建材報
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