拿著一大瓶自己制造的石墨烯粉末，于慶凱教授請記者掂量了一下，2升體積大約只有20克，而同體積的碳粉，大約達到2000克。

11月12日—14日，石墨烯行業迎來了一年一度的盛典——2021（第八屆）中國國際石墨烯創新大會。會上，上海氫田新材料科技有限公司創始人于慶凱宣布：天然氣裂解制備高品質石墨烯產品下線。

這是一個產學研用協同創新成果，也是上海市石墨烯產業技術功能型平臺今年孵化的典型成果。它的出現，將大大降低石墨烯的成本，且制備過程無污染、低能耗，將有力推動石墨烯的商業化快速實現。

在國家新材料產業發展專家咨詢委員會委員、石墨烯產業技術創新戰略聯盟秘書長李義春看來，目前石墨烯產業發展已進入了深水區。石墨烯從實驗室到市場端的跨越之路并非一帆風順，而隨著投資逐步回歸理性、市場競爭日趨激烈，行業進入調整洗牌階段，一批真正打磨產品、具有工匠精神的石墨烯企業逐漸顯露出來。長三角區域已成為推動我國石墨烯產業發展的龍頭集聚區，中國也成為了推動世界石墨烯產業發展的重要力量。

石墨烯的前世今生

石墨烯，是迄今為止最薄的二維納米材料，被譽為“新材料之王”。如果石墨是一本書，那么石墨烯就是一張紙。

它的發現，使兩位科學家榮獲2010年諾貝爾物理學獎，也掀起了世界石墨烯研發與應用的熱潮。

石墨烯也創下了多項世界之最——是目前世界上電阻率最小、導熱率最高、電子遷移率最高、最硬與柔韌性最強的材料。

也正因為此，石墨烯極具應用潛力，在新能源、航空航天、電子信息、熱管理、節能環保、復合材料等傳統和新興領域，都呈現出良好的應用前景。

石墨烯的優異性能，也讓全球80多個國家和地區投入石墨烯及其應用產品研發。美國、歐盟、英國、韓國和日本，更是將石墨烯研究提升至戰略高度，以期在新一輪的國際競爭中搶占石墨烯產業發展的制高點。

目前，中國石墨烯產業呈現蓬勃發展態勢。李義春介紹，中國目前已經成為石墨烯專利大國，專利申請量占全球78.18%；石墨烯生產大國，粉體產能1.46萬噸，薄膜產能740萬平方米；石墨烯產業化大國，2020年市場規模為140億元，2025年市場規模預計達到1000億元。全國范圍內，已成立石墨烯產業園37個，石墨烯研究院98家，石墨烯產業創新中心12個，地方聯盟13個。長三角、珠三角、京津冀等石墨烯產業集聚區已經形成。

上海在石墨烯領域具有一定的優勢。比如，基礎研究成果積累豐富，處于與國際并跑階段，論文發表量及專利申請量較高，在石墨烯高端領域的研究處于國際領先地位。

上海也具有良好的產業鏈，能支撐石墨烯產業發展。上海正在打造的一批戰略性新興產業，包括航空航天、新能源汽車、海洋工程、電子信息等，對各類先進材料的需求極為迫切，為其應用產品提供了廣闊的市場空間。

此外，上海有一大批大型企業，具有深厚的技術積累，石墨烯應用技術若率先在這些企業取得突破，將拉動產業迅速發展；而一些龍頭企業正待轉型升級，石墨烯應用可以提升其產品性能，在新材料領域為企業開辟新的增長點。中國石墨烯創新企業有近一半集聚在長三角地區。

更難得的是，上海具有良好的創新生態環境。為建設具有全球影響力的科技創新中心，上海發布了一系列人才、金融等政策，人才儲備充足、資本市場成熟，是適合高科技企業發展的一片沃土。

但也不得不看到，石墨烯產業發展到現在并未形成規模，一方面是成本依然過高，另一方面是不少創新成果依然停留在實驗室階段，距離實現產業化依然需要時間。

在長三角國家技術創新中心主任劉慶看來，我國材料產業規模、材料領域科技隊伍規模、論文專利均為世界第一，但仍面臨尖端材料供給不足、產業鏈安全受到威脅、科技原創能力薄弱等問題。石墨烯作為目前備受關注的新材料，要踏實地走好未來的產業發展之路，仍需對這些問題深入思考。

實驗室到工廠的“籬笆墻”如何打破？

在位于寶山的上海石墨烯產業技術功能型平臺，記者見到了于慶凱教授的鼓泡CVD級高質量石墨烯粉體中試車間。

上海石墨烯產業技術功能型平臺的中試基地

這個看似廠房的實驗室，通過鼓泡化學氣相沉積法生產高質量石墨烯粉體。通過天然氣全分解而實現石墨烯和氫氣共生。這樣的創新技術研究，在全球都是領先的。

據介紹，2004年，石墨烯從塊體石墨中分離出來，由此開啟了一個火熱的材料分支：二維材料。但是現在主流的石墨烯粉體制備路徑，需要使用大量的化學試劑，比如硫酸、高錳酸鉀等，產生環保壓力。

“經過多年的研發，我們找到一個近乎完美的制備路徑，以天然氣為原料，通過裂解共生氫氣和石墨烯。其制備路徑無二氧化碳產生，不使用其它化學原料，所產生的氫氣和石墨烯，質量高，價格低，無污染，低能耗。”于慶凱告訴記者，“在探索過程中，我們得到了中科院微系統與信息技術所和位于寶山環上大科技園的上海石墨烯產業技術功能型平臺的鼎力支持，為我們提供了人力資源、資金、場地、設備，最終使這項技術成功孵化，將在今年年底形成規模產能。”

于慶凱向記者展示其團隊研制的石墨烯粉末

讓普通人感受最直觀的，是這項技術創新對于石墨烯價格的斷崖式降低。目前市場上石墨烯粉末的價格達到每公斤1000元以上，于慶凱表示，通過該技術已經讓石墨烯粉末價格降到每公斤500元。到2023年，目標將石墨烯粉末的價格直接降到每公斤50元。

從實驗室到工廠，中間時常會有一道“籬笆墻”阻礙去路。科研成果如何完成從樣品到產品再到商品的轉化？為了打通產業化的“最后一公里”，2015年，上海石墨烯產業技術功能型平臺應運而生，成為上海首批啟動建設的六個研發與轉化功能型平臺之一，是上海建設具有國際影響力科創中心的“四梁八柱”之一。

解決中試難題，正是平臺的一個重要功能。開展中試，是一個從指定中試規劃，到輸出滿足批量生產的生產工藝性文件的系統過程，其間，要完成工藝、工裝、結構、產品數據、產品可靠性等多項驗證工作。

對于大多數高校（實驗室）及中小企業來說，由于物力、財力限制，要獨立建立中試基地是不可能的，也就在一定程度上阻礙了一些優秀科研成果向產業化的轉化。

目前，石墨烯平臺已建成專業化中試基地1萬平方米，且由于其所在的寶山工業園區處在結構轉型中，為后期擴容提供了充足空間。上海石墨烯產業技術功能型平臺董事長梁勇介紹，一般經過中試階段2—5年，科研成果便可實現批量化生產。即便中試失敗，也是一種成功，因為驗證了技術路線不對。

此外，梁勇坦言：“實驗室成果難以直接走向市場一個很大原因，就是投資方‘看不懂’：科研成果不同于消費類平臺類項目，許多投資者對于盈利模式或產品先進性一知半解，自然不會投資。”

就在今年，于慶凱成立了上海氫田新材料科技有限公司，其中上海石墨烯產業技術功能型平臺占股10%。目前，公司正在進行天使輪融資。

眼下，上海石墨烯產業技術功能型平臺已匯聚百名國內外石墨烯頂級科學家，成功合作孵化項目25個，集聚企業43家，吸引產業資金超億元，圍繞解決卡脖子問題、關鍵核心技術攻關和顛覆性技術創新，研發中試及產品性能達國際領先水平。

換個角度看“風口”

今后出門可以不帶“充電寶”，身上穿的衣服就能隨時為手機進行無線充電？這一科幻場景正在變成現實。

不久前，復旦大學高分子科學系彭慧勝團隊，通過系統揭示纖維鋰離子電池內阻隨長度的變化規律，有效解決了聚合物復合活性材料和纖維電極界面穩定性難題，連續構建出兼具良好安全性和綜合電化學性能的新型纖維聚合物鋰離子電池。相關研究成果已發表于《自然》（Nature）主刊。審稿人評價這一成果是“儲能領域和可穿戴技術領域的里程碑研究”，“柔性電子領域的一個里程碑”。

彭慧勝團隊，也是上海石墨烯產業技術功能型平臺支持的團隊。目前，產品已在部分領域實現應用。

同樣獲得平臺支持的上海大學吳明紅團隊，其研發的石墨烯復合微生物水體治理材料，專注于河道治理及修復水生生態環境，已在上海寶山、湖南湘潭等地進行了大量的工程應用。

上海石墨烯產業技術功能型平臺

近年來，石墨烯是否已經站上風口，始終是人們熱議的話題。梁勇提出，不妨換個角度來看。

梁勇認為，石墨烯作為一種先進的碳材料，和其他材料一樣都面臨著能級提升的問題。就算有“風口”，也是人們在應用端的感受。打個比方，當消費者穿上一件運用了石墨烯的功能性服裝，所感受到的不會是石墨烯本身的特別，而是這件智能服裝所帶來的整體的效果和魅力。“我特別欣賞中科院微系統所的理念，即材料、器件、系統。當石墨烯融入系統終端，對產品的性能提升起到作用，就算談論風口，人們談論的也是這些產品的風口。”

在中國國際石墨烯創新總結大會上，常州二維碳素科技股份有限公司董事長金虎，介紹了企業應用二維碳素石墨烯所做的智慧清潔供熱工程案例。不論是長三角城市的精裝公寓房，還是內蒙古農村的改造舊房，已利用石墨烯電采暖技術對超過兩萬戶居民的住房進行安裝。對用戶來說，石墨烯是不可見的，但它所帶來的溫暖能夠被人們所感知。

李義春認為，只有有真東西的石墨烯企業才有生命力，有好東西的石墨烯企業才能更好地發展。

上海布局石墨烯這一戰略前沿材料，將發揮人才資源豐富，高校、科研機構密集，跨國公司和高端應用集聚的優勢，打造全球石墨烯研發和應用轉化高地，兼顧傳統老工業基地轉型發展，也為寶山打造成上海科創中心主陣地奠定堅實基礎。