真假石墨烯――一场关于神奇材料的资本盛宴

真假石墨烯——一场关于神奇材料的资本盛宴来源：中国经济和信息化作者：于小龙发布时间：2014/7/10石墨烯在资本疯狂追逐下，各种概念鱼目混珠，与其说投资者开启了产业发展的帷幕，不如说这是投机者的狂欢。史小军陷入了无谓的疲惫和恐慌中，不几天就要向前来推销的石墨矿主解释：“石墨烯和石墨关系不大，我们不需要石墨!”短短数月，已有近60家厂商向他兜售石墨。身为江南石墨烯研究院项目部副部长的他，非常清楚石墨烯与石墨不仅仅是一个“烯”的差别——10年前英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，从石墨中用胶带粘贴的方法最先分离出石墨烯，但目前能产业化的石墨烯主要是从甲烷、乙炔等含碳气体中获取，而不是石墨。“我们年产石墨10万吨，保证价格比其他的便宜。”来自内蒙古的石墨矿主提高了嗓门，拍着胸脯向史小军保证，他以为史小军说不需要石墨仅仅是谈判谋略。“一年10吨我们都不用上，即使未来石墨烯大规模量产了，也用不了几万吨，”史小军只得把自己的家底坦白了出来。石墨矿主对10吨的数字甚为惊讶，显得有些手足无措，开始怀疑此前似乎有点盲从的自信。盲从的不仅仅是石墨矿主，华为创始人任正非一句“石墨烯将颠覆硅时代”为持续热炒的石墨烯概念投机者，又平添了一把火。石墨烯是一种由碳原子紧密排列成六边型，呈蜂巢晶格的二维晶体，即石墨的单原子层薄片，厚度只有0.35个纳米。但它顶着极强导电性、超高强度、高韧性、较高导热性能等数层光环，被誉为将在半导体、光伏、储能、航天等领域带来一次材料技术革命，市场潜在规模至少在万亿元以上。有着题材绝好的故事，石墨烯近半年来成为中国资本市场上的新宠儿，中国宝安、方大碳素、华丽家族等所谓的概念股一路飞天。在投资者尚未弄清石墨烯与石墨、石墨烯粉到底是什么关系时，一场关于它的资本盛宴已经豪华开启。诱惑去年初，欧盟委员会将石墨烯列为仅有的两个“未来新兴技术旗舰项目”之一，计划提供10亿欧元用于资助石墨烯材料研究的计划。而科技界两大宿敌三星和苹果也把战场从智能手机领域引向石墨烯，在关于石墨烯的专利申请争夺中，前仆后继。随后，中国在石墨烯制备领域也取得了产业化的突破。2013年2月，中航工业航材院宣布，突破制备大尺寸、高质量石墨烯薄膜的技术难题，在铜箔表面制备出超过12英寸的石墨烯薄膜。5月，国内首条年产量达3万平方米的石墨烯薄膜生产线在江苏常州投产。同年11月，常州第六元素材料科技股份有限公司年产100吨氧化石墨(烯)、石墨烯粉体生产线投产。12月，宁波年产300吨规模的石墨烯粉体生产线正式落成投产;同月，南江集团投资的1000万片大面积单层石墨烯薄膜生产线正式启动。巨大的潜在市场价值，以及有可能带来的又一次技术革命，触动了嗅觉灵敏的资本市场。五花八门的石墨烯概念和石墨烯可能应用被热炒。石墨烯晶体管、石墨烯海水淡化、石墨烯电池、甚至是石墨烯防弹背心等，无论是实验室产品，还是理论愿景，只要和石墨烯沾边，都被资本市场赋予现实价值。一系列有关石墨烯的股票出现数波上涨行情。截至3月底，烯碳新材涨幅一度达到60.84%，金路集团由于进行了少量的石墨烯粉体投资而股票大涨，涨幅一度达到47.05%。6月18日收盘，中超电缆、方大碳素、华丽家族、烯碳新材、乐通股份、金路集团等概念股票中，两支涨停，其余涨幅均在9%以上。“上周科学家发表一篇关于石墨烯离子筛性能的文章，本周资本市场就会联想到海水淡化的市值，随即相关股票暴涨。这完全是进行资本炒作的疯狂节奏。”中国石墨烯产业技术创新战略联盟副秘书长钟财富告诉《中国经济和信息化》记者，对此他已经有些坐立不安。然而，炒作还在继续。6月16日，华为董事长任正非罕见地接受媒体群访，在数千字的专访中，只有25个字谈及石墨烯，转瞬就被炒作为业内大佬传递的投资信号。随后，一则《中国石墨资源20年内将耗尽，或成下一个稀土》报道，让石墨烯再次被资本市场热捧。与石墨烯关系不大的石墨矿藏转眼间套上了稀缺资源的属性。一位不愿透露姓名的券商分析师告诉记者，股市上没有人会真正关心技术，券商更关心的是交易和佣金，对企业市值被炒高乐见其成。而比较前沿的科学技术，本就没有明晰定义，即使过分价值联想和行情判断，只要有人相信，就能推高股价。“我们会给一些大客户预警和止盈提示，也会象征性给散户法律意义上的忠告。大客户没意见，法律又难以追究，科技故事往往是最好的炒作题材。”他说。一些企业在石墨烯概念上投上一部分资金，甚至不投资，只要产品和石墨烯挂上钩，在市场炒作下，企业的市值就能大幅增长，从而占有更多资金或弥补实体业务不足。仅6月18日当天石墨与石墨烯概念炒作，相关概念股吸金就高达近20亿元。去伪“人们能够轻易从讲故事中获得财富，谁还会投资企业。”正在被石墨企业频频打搅的史小军对记者表示。资本对于石墨烯概念的炒作，不仅脱离了产业实际，甚至出现了伪科学倾向，尤其是“石墨烯的发展将依托于石墨资源”的说法更是让业内人士倍感荒诞。记者特别注意到，在诺大的常州市石墨产业园区内，很难看到运输石墨矿粉车辆进出。在常州二维碳素科技公司，进入记者眼帘的是超级洁净级的生产车间和甲烷气体管道。二维碳素科技公司总裁金虎告诉记者，石墨烯是一种功能型材料，对工艺、设备要求很高，对资源消耗很少。虽然石墨烯最早是从石墨中发现的，但是产业化制备石墨烯薄膜主要是以甲烷、乙炔等含碳气体为原料，目前石墨烯薄膜生产与石墨半点关系也没有。而石墨烯粉体虽然由石墨生产，但是对资源的耗费量很少。目前全球生产石墨烯所需的石墨只有1000~2000吨。即使未来石墨烯得到广泛应用，生产规模扩大100倍，一个普通年产10万吨的石墨矿就足以满足全世界用量。更关键的是，在石墨烯粉体的生产中，石墨所占成本不到1%，完全可以采用人工石墨替代。“资本市场将石墨烯的产业稀缺性和资源稀缺性进行混淆是完全的误导。”金虎苦笑。除了石墨烯和石墨混淆外，针对石墨烯材料的误解比比皆是。金虎向记者介绍，目前石墨烯主要分两种：单原子薄膜石墨烯以及石墨烯粉体。石墨烯的极强导电性、强度、透光性和导热性等特性，只是单原子厚度石墨烯的微观性能。当下伪石墨烯概念炒作，却将石墨烯的微观性能夸大为宏观性能。“资本市场上长久以来流传着一张保鲜膜厚的石墨烯能撑起一头大象，以及石墨烯强度极高，是钢铁强度数百倍的说法。其实这都是在偷换概念，用石墨烯制造防弹衣、太空绳更是宣传炒作。”瑞典查尔莫斯理工大学、欧洲石墨烯旗舰计划牵头大学教授孙捷告诉《中国经济和信息化》记者，石墨烯所谓的高强度，是指在相同宏观厚度假设条件下，通过简单数学推算后得出的强度差异。石墨烯的厚度只有0.35纳米，即使是1毫米厚的钢板，也是石墨烯厚度的200多万倍。即使考虑到石墨烯强度较高，也要几千层石墨烯叠加在一起才相当于1毫米钢板所能承受的力量。然而，石墨烯一旦叠加大约超过10层，就会丧失大多数独有特性，重新变成石墨。因此，用石墨烯制造防弹衣、太空绳，这几乎不可能实现。“对于石墨烯的导热特性也存在同样的偷换概念。”孙婕解释。尽管石墨烯导热系数是铜的十几倍，但是石墨烯只有一个原子厚，这决定了石墨烯无法用于大型器件散热，而更适合极微小器件散热。此外，关于用石墨烯制作超级电缆的说法也存在误导。石墨烯超高导电率的说法并不准确，其也是建立在假设基础上的数字游戏。决定物体导电率的因素有两个：电子运动的速度和自由运动电子的数量，导电率与两者的乘积成正比。尽管石墨烯的电子运动速度是铜的600多倍，但是单原子层能携带的自由电子数量实在太少。电子在石墨烯上，就如同万人长跑，却只有一条跑道，人们跑再快，单位时间内也跑不过去几个人。孙捷告诉记者，由于石墨烯能承载的电流太小，导电率比相同面积的普通铜带导线要差很多，并不适合制造普通电缆、导线。其电子迁移率高的优势，主要适用于微电路。“石墨烯作为半导体的替代材料也不要想象得过于乐观。”孙捷表示，目前石墨烯半导体还处于理论假设和概念宣传阶段。石墨烯的特性更接近于导体，目前通过掺杂实现石墨烯的半导体在学术理论中还有不小的问题。而氧化石墨烯虽然能够表现出半导体的特性，但性能差强人意。石墨烯成为硅半导体的替代材料在20~30年内难以实现。混珠除了严格意义上的石墨烯外，石墨烯粉体成为伪石墨稀概念和资本炒作的重灾区，大量膨胀石墨、石墨微片在其中鱼目混珠。“这确实是个棘手的问题。”钟财富对此感到十分头疼。石墨烯粉体是从膨胀石墨、氧化石墨的技术路线发展而来，是石墨微片的升级产品。更薄且层数小于10个原子层的石墨微片，具有石墨烯的某些特性。当石墨微片原子层数小于5层时，则更多体现为石墨烯所具备的部分特性(除强度、透光性外)。按照中国石墨烯产业技术创新战略联盟的标准，只有达到10个原子层以下的石墨粉体，才能被称为石墨烯粉体。然而，概念是一回事，实际是另一回事。史小军给记者拿来两份石墨微片和石墨稀粉，同为深黑色粉末，手指捻起来同样细腻滑润。“这只能用专业的仪器区分，然而，有些事情甚至专业的仪器都难以说清楚。”史小军盯着记者疑惑的神情说，“目前石墨烯粉体制备以及应用鱼龙混杂，这正是资本能讲故事的关键所在。”企业向原有材料中添加石墨烯粉体，就可以声称提高甚至大幅提高了产品性能，从而得到资本市场的炒作。然而，企业添加的粉体到底是不是石墨烯无人知晓。首先，企业所用石墨烯粉体的原子层数结构是5层石墨烯还是10层石墨烯，甚至仅仅是更多层数石墨烯构成的微片。究竟哪个才是石墨烯粉体，目前没有国家标准，一个企业联盟标准也缺乏广泛的行业约束力。其次，粉体中含有5~10层石墨烯粉体的比例是90%还是只有10%?其中杂质含量又是多少?什么是合格产品?目前甚至连行业标准都没有，各企业只能凭良心生产。最后，在应用时，企业到底添加了多少石墨烯粉体用于改善性能?产品性能究竟提高了多少，是90%、50%、还是5%?其中多少性能的提高是因为石墨烯?“这些都是难以回答的问题。石墨烯产业应用已经成为资本市场炒作的故事来源。”史小军对记者表示，他也曾经历过这样的故事。常州第六元素科技有限公司石墨烯粉体生产线建成时，曾经向媒体和当地政府报称产能为100吨石墨烯。随后，因为这个数字被专管科技的常州市副市长王成斌批评。“怎么会有100吨石墨烯的产能!”王成斌在电话里严厉质问。“实际上只有50吨(小于10个原子层)的石墨烯，另外还有50吨的氧化石墨，到时根据市场需求可以将这50吨的氧化石墨产能，调整为石墨烯产能。”史小军战战兢兢地如实汇报。“马上改过来。氧化石墨就是氧化石墨，石墨烯就是石墨烯。”王成斌挂断了电话。公司很快修改了宣传数字——100吨氧化石墨(烯)、石墨烯粉体生产线投产。一个被放入括号中的“烯”字，减少了资本炒作的联想。正是基于上游石墨烯概念的混淆，作为石墨烯粉体的下游使用方，呈现两种态势：一种是不得不慎之又慎。立方能源科技有限公司总裁助理朱文华告诉《中国经济和信息化》记者：“目前我们还是在进口国外的产品，根本不敢采购国内生产的石墨烯粉体，主要是性能、参数与标称不符，批次稳定性也无法保证。”另一种则是不在研发上努力，趋向概念炒作。以石墨烯电容为例，有的企业简单地向电解液中加入少量石墨烯粉体，不管微观结构的石墨烯特性，原来的石墨电容摇身一变就成了石墨烯电容。其性能未必有所提升，但是价格却顿时飙升，而又比真正的石墨烯电容便宜许多。结果，不仅在价格上扰乱了市场，还在客户误当李鬼为李逵时，对石墨烯大为失望。“面对鱼龙混杂的产业局面，我们感到十分无奈。”史小军经常会接触一些打着石墨烯幌子，其实从事低端开发，技术炒作的项目团队。“但是，往往我们刚将其拒之门外，其他城市开发区就把他们接过去奉为上宾。一些地方政府迫切希望打造石墨烯产业，拉动投资。”设局“热衷于科技故事、神话的炒作，这似乎是任何资本市场的特点，美国当年的纳斯达克泡沫不也正是如此?但关键是，目前中国石墨烯的资本炒作，并不能给实体企业带来真正的投资。”朱文华告诉记者。立方能源是一家2013年成立的石墨烯储能电容、电池研发企业，其生产的石墨稀电容实现了2.7伏、3000法大容量和50万~100万次的循环寿命。18节电容串联后，经10秒快速充电，可驱动一台电动