观察｜中国石墨烯领跑全球，未来十年黄金期如何破局产业化？

“当前中国已稳居全球石墨烯产业第一梯队，专利、产能、市场规模均领跑世界。”在2025年中国国际石墨烯创新大会上，国家新材料产业发展专家咨询委员会委员、中国石墨烯联盟（CGIA）理事长李义春表示，“中国已初步构建从原材料、应用材料、功能器件到终端领域的石墨烯产业链雏形。未来十年，石墨烯将进入黄金应用时代。”

据李义春介绍，中国在石墨烯领域的专利申请数量已达28万件，占全球总量的80%以上；截至2024年底，石墨烯材料年产能突破1.5万吨，全球占比53%。市场规模方面，2024年全球石墨烯应用市场接近600亿元，其中中国市场份额超过60%。预计到2030年，全球市场规模将突破3000亿元，年复合增长率保持在30%以上。

被誉为“新材料之王”的石墨烯，是一种由单层碳原子组成的二维材料，以其卓越的强度、韧性、轻质和导电性在新能源、生物医药、半导体、芯片散热等领域展现出广阔应用前景。这一材料的发现可追溯至2004年，英国物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫通过“撕胶带”方法成功从石墨中剥离出石墨烯，这一突破性成果使他们荣获2010年诺贝尔物理学奖。

作为石墨烯发现者之一，康斯坦丁在大会上表示，“我仍然认为，未来可能会有更多的诺贝尔奖出现，甚至可能依旧是在石墨烯领域。”他指出，“中国已成为全球石墨烯技术的领军者。”石墨烯技术是一项可持续发展的技术，已应用于电池、电子产品、热管理等多个领域，并在碳捕集、氢能等方面实现突破。

李义春还介绍了石墨烯应用的一些前沿成果。例如，2024年，石墨烯制成的功能半导体问世；中美欧同步突破8英寸石墨烯晶圆级小批量量产技术；在芯片散热领域，石墨烯热界面材料产品已开始商业化应用。此外，全球首例石墨烯脑机接口临床植入手术已在英国成功实施。

在电力领域，正泰集团打通了“常温高导电石墨烯铜复合材料”在新能源与电网领域的产线布局，实现了从“实验室样品”到“产线产品”的关键跨越。据测算，导电率提高1%IACS，每公里输电线路每年可节能1000至2500度电。若将该材料应用于全国总长630万公里的10千伏、220千伏及以上的输电线路，每年最高可节约1260亿度电，年节电量相当于再造一座三峡大坝。

“石墨烯产业前途无量，但任重道远。”中国科学院院士、北京石墨烯研究院院长刘忠范在会议期间对澎湃新闻（www.thepaper.cn）记者表示，尽管石墨烯从发现至今已走过21年，但当前全球石墨烯产业仍处于发展的“初级阶段”。

“规模化生产要讨论良率问题。”刘忠范指出，质量控制与良率提升仍是规模化生产的核心瓶颈。“我们将平均良率最初的20%已提升至83%，但仍需持续攻坚。”其中，“剥离转移技术是高品质石墨烯薄膜走向产业化的重要挑战。如果这条路走不通，石墨烯产业的一半就没了。”

为解决这个问题，刘忠范团队创新提出“超级蒙烯材料”概念，通过直接在工程材料表面高温生长石墨烯，绕开剥离转移技术难题，使其增加导电、导热、耐磨等功能。目前，该材料已在飞行器除冰、风电叶片除冰与工业烘干等领域实现规模化应用。

在产业化进程中，成本是关键一环。刘忠范表示，“最早一张A3纸大小的石墨烯薄膜要2万元，我们现在已降至每平米110元左右。”他强调，企业仍需保持合理利润以支撑持续研发。现阶段行业产能充裕，但产量需求并不大。

刘忠范还提到，大企业参与不足严重制约了产业生态的完善，“我国石墨烯产业缺少大型企业牵引，小企业难以独立支撑全链条创新。”

站在产业发展的关键节点，刘忠范提醒业界要保持耐心。他以碳纤维为例指出，该材料从研发到被波音公司大规模采用，历经四十余年。“石墨烯产业化才走过十几年，不能指望一蹴而就。”在他看来，未来真正的“杀手锏应用”不一定是前所未见的技术，也可能是规模化替代现有方案、形成市场碾压的产品。

谈到未来发展，康斯坦丁认为，“可持续发展、医疗健康和通信三个方向应用前景广阔。”他特别指出，目前各种新兴电池技术不断发展，石墨烯都可能在其中发挥重要作用。在通信尤其是量子通信方面，随着6G技术的发展，太赫兹频段备受关注，采用石墨烯材料的天线将在太赫兹系统中发挥不可替代的作用。

康斯坦丁还提到，石墨烯在医疗健康领域将快速发展。欧洲已投入大量资源研究石墨烯在医疗健康方面的应用，涉及人工器官、临床治疗、新型药物等。“二维材料家族的潜力远未被穷尽，针对不同种类石墨烯以及其他二维材料的深入研究，将持续带来惊喜。”