资料是工业的先导。咱们常说的“卡脖子”技能深层次的本源是资料，资料是限制我国高科技工业展开的瓶颈之一。
捉住新资料，就捉住了新的展开机会。展开新资料、拓荒新赛道，是处理许多“卡脖子”难题、完成跨过展开的要害抓手。
我国科学院院士、北京石墨烯研讨院院长刘忠范
4月10日，由深圳立异展开研讨院、中关村工业转型晋级研讨院、深圳企联等一同主办的科技立异院士陈述厅第12期开讲，我国科学院院士、北京石墨烯研讨院院长刘忠范以“新资料工业展开的底层逻辑：石墨烯的立异实践”为题宣布讲演。
刘忠范院士以为，新资料工业的展开，要绑定龙头企业，找到“杀手锏级”的运用场景，借力发力。现状是科学家做科学家的事，工业界做工业界的事，中心没人管，导致技能立异链条中止。因而，要处理好技能立异链条不完整的问题，要点布局链接基础研讨阶段和工业化阶段的中心环节，即资料工程化和规划化中试环节。
以下内容依据刘忠范院士讲演记载收拾,经讲者审订。
一、来自碳纤维工业的启示
碳纤维资料是60年前开端的竞赛，碳纤维是一种非常重要的新资料，具有轻质高强等许多优异特性。早年的碳纤维做钓鱼竿、高尔夫球杆用，现在已成为航空航天、国防军工、石油化工、风电叶片等范畴不可或缺的存在。
现在，全球碳纤维商场需求已达20万吨量级，且在迅速增长之中。全球碳纤维前五家企业占了全球62%的产能，其间日本占了3家，东丽、三菱丽阳和东邦，份额达47.3%，其他两家是德国西格里和美国赫氏。
日本东丽公司应该是碳纤维工业的拓荒者和领头羊，发明了近半个世纪的碳纤维资料研制前史。
1961年日本东丽树立碳纤维研制部，到了1971年完成T300（1吨/月）的规划化出产，这个进程花了十年时刻。咱们现在讲的T300、T800、T1000，还有M60系列产品，日本人早在上世纪80年代就完成了。
从1990年代开端，碳纤维开端在飞机上运用，例如波音777的尾翼等。真实的打破是用在波音787上，2003年东丽公司赢得了波音787的合同。波音公司要做新一代的大飞机，而“新一代”一般是重新资料下手。波音公司满世界找资料，终究挑选了碳纤维。资料出产厂商和运用客户的一同努力，使得碳纤维新资料找到了其“杀手锏级”的用处。
我要着重的是，日本东丽公司花了1400多亿日元从事碳纤维新资料研制，一向处于亏本状况，直到2011年才进入安稳盈余期，前后花了50年的时刻。半个世纪的坚持，实属不易。值得咱们学习，更值得咱们沉思。
我国碳纤维的展开，能够归纳为八个字：“起个大早，赶个晚集”。其实咱们早在1960年代中期就开端了PAN基碳纤维的研讨，跟日本差不多同步。1970年代初期，试验室现已打破接连化工艺；1974年山西煤化所开端规划我国榜首条碳纤维出产线，1976年建成中试出产线，1978年拿了全国科技大会奖，后来这条中试线全体搬迁到吉林石化。
实际上，1970年代的国产碳纤维与国外不同并不大，有关部门也高度注重这种新式资料。时任国防科委主任张爱萍掌管召开了“7511”会议，先后安排了二十多家科研和企事业单位联合攻关。由于知识产权归属问题，各部门难以和谐，最终不了了之。知识产权算谁的？谁牵头？谁获益？这些无法逃避的问题导致碳纤维新资料研制作业进展缓慢。这样的作业现在也在不断发生着，不同利益的主体一同搞立异，很难协同，结局便是轰轰烈烈开端，凄凄惨惨结局。
进入21世纪，师昌绪先生呼吁要大力展开碳纤维工业，引起政府有关部门的注重并采取了有力办法。“863方案”、“973方案”相继将碳纤维列入要点研制项目。2005年我国碳纤维企业仅10家左右，算计产能占全球的1%。2008年国企进入碳纤维职业，2010年碳纤维产能占全球高性能碳纤维总量的0.5%。2010年到2014年，产能从6445吨增至15000吨，产值从1500吨增至3700吨。2012年工信部“十二五”规划碳纤维产能1.2万吨/年，2017年到达2.6万吨，仅次于美国和日本，占比18%。现在我国从事碳纤维复合资料研制及出产的企业近百家，产能千吨以上的有7家。大多数企业的碳纤维产品仍处于低端范畴，遍及处于亏本状况。
碳纤维工业给咱们的启示是什么？
一是耐性和坚持，东丽公司半个世纪的坚持最终效果了其碳纤维工业龙头老大的位置。咱们假设能够坚持50年，做不到才怪，问题是咱们有没有这个耐性。
二是企业主导和领军企业，任何科技立异效果最终有必要通过企业才干落地。没有企业主导，最终是落不了地的；而没有领军企业的存在，工业很难展开起来，1万个小作坊企业也比不上1个龙头企业。
三是绑定头部企业和杀手锏级的运用场景非常重要。假设没有波音公司的加持，碳纤维工业的大规划快速展开很难幻想。日本东丽绑定了波音公司，为其碳纤维资料找到了强壮的商场牵引。这应该是新资料工业展开的一个规则，绑定龙头企业，找到“杀手锏级”的运用场景，借力发力。
四是领头人和工匠集体，没有东丽公司不能说就没有碳纤维，可是有或许现在还处于起步阶段。所以一个领头人、一个领头安排、一个工匠集体极其重要。
我以为这四点便是新资料工业展开的共性的底层逻辑，这些共性的东西对石墨烯新资料工业也适用。
二、与国外比较，我国石墨烯职业的注要点不在一个频道上
石墨烯资料能够想象的运用远景许多，但哪个能成为工业实际还不好说。
石墨烯粉体资料作为锂离子电池的导电添加剂现已呈现在商场上，终究效果多大依然是一笔糊涂账。氧化石墨烯基散热膜现已用在华为手机上，效果还不错，与人工石墨散热膜有一拼。石墨烯防腐涂料遭到许多企业的喜爱，国内稀有千家企业在做相关作业。可是，还没有真实完成规划化的商场落地，还有许多技能问题需求攻关。石墨烯资料在触摸屏、传感器、电子报纸、电磁屏蔽以及超快光通信范畴都有潜在的运用价值，虽然大多仍在探究之中。
从0到1的原创性基础研讨打破常常是“无心栽柳”的效果，源于科学家们的激烈好奇心和求知欲，很难进行“规划”和要点“攻关”。所以，基础研讨不能过于急于求成，需求培养立异性的文明土壤，打造自在宽松的文明环境，答应一些人做看似“毫无用处”的探究性作业，这是支撑原始性立异的要害所在。当你问他“干嘛用”的时分，就现已偏离了基础研讨的逻辑。
据不完全统计，我国现在有60个石墨烯工业园、113个石墨烯研讨院、17个石墨烯立异中心，还有17个石墨烯工业联盟。这些石墨烯相关安排，全世界加在一同也没咱们多。
咱们再看一下石墨烯专利请求状况，我国占了全球的72%，数量达9.2万件，而排名第二的美国只要9000多件，是咱们的非常之一。咱们为什么搞那么多专利，真的有用吗？
再看论文数量，全球宣布石墨烯相关论文35万余篇，咱们具有26万余篇，占比74.5%，排名第二的美国是4.7万篇。我国当今的学术点评体系便是，鼓舞咱们玩命发文章，这样能够得到许多优点，虽然这种优点好像只对自己有用。
统计数据永久反映不了真实状况，阐明不了咱们世界领先。
国内石墨烯职业注重的热门是什么？我经常讲是“三大件”，新能源、大健康和电热产品、涂料，占比超越80%。其间新能源占了一半，大健康电热产品占了23%，涂料占了8%。
图1 国内石墨烯职业的注重热门
我经常被问到，我国的石墨烯工业处于什么水平？我无法正面答复，与欧洲、美国、日本和韩国比较，底子不在一个频道上，无法比较。国外更多注重真实表现石墨烯新资料特性的未来型技能研制，而咱们大多注重能当即赚到钱的实用性产品。
韩国在石墨烯范畴是一匹黑马，其特色是以三星公司为中心，形成了一个石墨烯网络，大学、科研院所都环绕三星公司展开石墨烯新资料研制作业。许多石墨烯器材相关的中心专利都在三星公司，咱们请求的许多专利没多大含义，企业注重的是实用价值，而大学教授注重的是数量罢了。这阐明任何一个工业要想走得远，龙头企业特别重要，光靠科学家折腾是搞不定的，由于科学家一般做不了企业。
我国的石墨烯新资料工业存在许多应战。咱们的小作坊式石墨烯企业占了90%以上，短少龙头目军企业，可继续展开才干很弱。2019年，我带领20人的调研组花了半年时刻走遍全国14个省29个城市，实地考察了上百家石墨烯企业，这些企业都是精挑细选具有代表性的。咱们发现了许多问题，令人忧心。一个遍及存在的问题是同质化现象非常严峻，大炼钢铁式的低水平恶性竞赛导致有限资源的高度涣散和糟蹋。在研制方针的挑选上，急于求成，只关怀现在，不关怀未来。在石墨烯范畴，科技与经济的两张皮现象非常严峻，一大批科研人员搞文章，还有更多的企业家们做工业，短少实质性的产学研协同立异。
不可否认，来自各级政府、各个部门的过度碎片化的方针引导，是形成一窝蜂建造石墨烯工业园区和全民造烯运动的重要原因，也是形成产能过剩的底子原因。工业还没真实展开，咱们的产能现已过剩了，这是一个实际问题。这种无序竞赛很大程度上弱化了我国巨大的商场优势。
“国家毅力”和“商场毅力”有用协同，应该是我国石墨烯工业健康展开的要害，没有国家毅力就没有久远布局，咱们现在的企业有久远布局的不多，华为是个特例。与此一起，没有商场毅力就会违背商场规则，导致商场无序竞赛的乱象。事实上，“国家毅力”和“商场毅力”是两只无形的大手，在高科技工业展开进程中发挥着至关重要的效果。本年的政府作业陈述提出要“促进有用商场和有为政府更好结合”，这一点极为重要。“有用商场”也来自“有为政府”，希望赶快落到实处。
三、一个新资料要想站住脚，有必要找到一个“杀手锏级”运用
一个新的资料、新的技能走进商场，一般阅历技能萌芽期、希望高峰、泡沫谷底期、爬坡期、安稳运用期等五个阶段，石墨烯也不破例。实际上，科学家在试验室里捣鼓的东西绝大多数走不完这条道，仅仅是试验室里的“试验样品”罢了。
从试验室里的样品变成规划化的产品，再到商场化的产品，这条路很长，也是个大浪淘沙的进程。
图2 从高德纳技能成熟度曲线看新式石墨烯工业
图3 石墨烯工业的卡脖子技能
石墨烯新资料工业我以为是八个字：前途无量，负重致远。这个工业还存在许多“卡脖子”的问题，比方低成本的规划化制备技能现在还没有处理，也没有那么简单处理。批量剥离搬运也是个大问题。石墨烯薄膜一般高温生长在金属催化剂外表，运用时一般需求剥离搬运到方针衬底上。这是一个巨大的技能应战，由于触及的是单层原子厚度的剥离和搬运技能。
特别需求指出的是，石墨烯没有找到真实的“杀手锏级”用处，咱们现在全部的测验还处于当年碳纤维做钓鱼竿的阶段。石墨烯工业之路很长，急不得。
我一向以为，“卡脖子”技能是熬出来的，绝不是临时抱佛脚砸钱突击出来的，需求数十年如一日的不懈努力和继续的资源投入。“卡脖子”问题既是曩昔时，也是现在时和未来时，假设不改动急于求成的群众运动式的做法以及“物美价廉”的传统思想方法，咱们在石墨烯等硬科技范畴还会不断呈现“卡脖子”问题。
我特别喜爱比尔·盖茨讲过的一句话，他说“咱们总是高估往后一两年内即将发生的革新，也总是轻视未来十年即将发生的革新”。许多人对石墨烯便是这种情绪，总以为一两年就能赚大钱，蜂拥而至。明知道十年后必定赚大钱，也很少有人坚持。咱们的企业不等，咱们的政府也不等，这是咱们的传统思想方法，改起来不简单。
2022年，我国石墨烯粉体的产能2.2万吨，薄膜产能540万平方米。粉体的利用率7%左右，薄膜的利用率0.23%左右，现已处于产能过剩状况。有必要着重的是，石墨烯资料制造业尚有巨大的提高空间，今日的石墨烯还不能支撑起石墨烯工业的大厦。我国石墨烯新资料工业需求像东丽公司那样的领军企业，需求舍我其谁、志存高远的担任者，需求一大批寻求极致的“匠人”。其实何止石墨烯，硬科技工业都应该这样。
四、怎么破解科技和经济“两张皮”难题？
我是2008年进入石墨烯范畴的。此前，做了十年的碳纳米管研讨。2018年创建北京石墨烯研讨院（BGI），BGI是北京市支撑树立的新式研制组织，开工之初，手中没有一分钱，我以个人名义从首都展开集团告贷4750万元，当年年末经费到账后，就还清了这笔告贷，还多还了100万元利息。
虽然遭受三年新冠疫情，BGI在曩昔五年多来取得了飞速展开。现在具有两栋大楼，一栋是研制大楼，一栋是公司工业化大楼；职工规划已达410余人，成为全球最大规划的石墨烯新资料研制与工业化部队。2017年12月26日，注册树立北京石墨烯研讨院有限公司，一手是研讨院，一手是有限公司，一体两翼，1对1孵化，这是咱们的原则规划。需求着重的是，咱们既具有基础研讨团队，又具有工艺研制团队，还有商场落地团队和专业化办理团队，因而是一个真实含义上的复合型团队。
我在北大做了31年教授，深知大学科研团队的局限性。一般状况下，大学和科研院所的研讨团队（课题组）一般由导师、帮手和单一专业布景的研讨生和博士后组成，规划是几个人到几十人不等。厚道讲，这种研讨团队能做的作业是有限的，比较适合于爱好导向的发散性基础研讨，或许折腾出诺贝尔奖来。可是，你想让这样的团队去攻关“卡脖子”技能和推进工业化落地几乎是不或许的，一方面人员构成过于单一，另一方面体量也远远不够。
BGI的寻求方针是什么呢？一是向全球商场供给最具竞赛力的石墨烯资料，另一个是向商场供给最好的石墨烯制备配备和规划化出产线。一手抓资料，一手抓配备，这是咱们的中心展开战略，也是BGI的中心竞赛力。
我宣布了数百篇学术论文，没有BGI这个渠道，很难对石墨烯工业有实质性奉献。发文章不该该是意图，应该是研讨的副产品。把发文章变成寻求的方针，其他变成副产品，完全是舍本求末。
图4 立异链条布局
咱们经常讲技能立异链条，从试验室阶段到中试阶段再到工业化阶段，一般分为9级。BGI要点布局链接基础研讨阶段和工业化阶段的中心环节，即资料工程化和规划化中试环节。技能立异链条的不完整是发生“卡脖子”问题的深层次原因，表现为科技与经济的“两张皮”，科学家做科学家的事，工业界做工业界的事，中心没人管，导致技能立异链条是断的。
为什么会呈现这个问题？一是咱们现行人才点评体系让科技作业者满足于宣布学术论文，没有动力把科研效果面向中试和工业化。二是试验室里的科研效果很难被企业接住。我宣布了数百篇石墨烯论文，但企业很难接得住，由于短少工程化和规划化的环节。绝大多数企业没有才干和志愿添补这个空白。假设不注重处理这个问题，咱们建再多的研制渠道也没用。
BGI首创的蒙烯玻璃纤维资料完成了规划化工业落地，石墨烯TOC别离膜、石墨烯电镜载网连续面向商场。我能够自傲地讲，BGI是引领全球的石墨烯资料研制和工业孵化基地。
为了探究石墨烯资料的“杀手锏级”用处，BGI树立了“未来试验室”，架起链接“资料”与“商场”的桥梁。BGI未来试验室有三大板块：电热技能试验室、散热技能试验室和电磁技能试验室。这三大板块是我对石墨烯工业展开的预判，与当时商场上炒作的方向不完全一起。
榜首，石墨烯是优异的新式电热转化资料，具有电热转化效率高、升温速度快、柔性、通明等许多优势。事实上，石墨烯电暖画和保暖衣，还有许多石墨烯大健康产品都归于石墨烯电热技能产品，也是进入商场最早的石墨烯产品。
第二，石墨烯具有已知最高的热导率，是非常好的导热散热资料，石墨烯导热散热技能具有巨大的商场潜力。石墨烯散热膜现已用在华为手机上。
第三，石墨烯也是优秀的电磁功用资料，在轻量化导线、电磁屏蔽等许多方面有着宽广的运用远景。
根据上述原因，BGI未来试验室要点布局了这三大板块，客户需求导向，逆向资料研制。咱们特别着重绑定用户，一同研制，实践证明这是行之有用的好办法。
五、政府不能离科学前沿太近，不然会带来巨大的决议计划危险
咱们不能满足于树立一堆研制渠道。没有企业的介入和商场化机制，这些研制渠道只能发生一大堆文章和专利、很多的“自嗨式”立异打破以及很多小作坊式的公司。不通过商场竞赛的洗礼，任何立异性效果都无法真实转化落地和发明商场价值。
图5 产学研协同立异的两种不同形式
产学研协同立异的最佳形式是什么？我总结了两种天壤之别的协同立异形式：一个是一台机器工作的形式，一个是多台机器和谐工作的形式。
一台机器工作形式便是一般的企业形式。例如华为，有自己的科学家、工程师和企业家，这些人是一条绳上的蚂蚱，具有完全一起的寻求方针和利益导向。多台机器和谐工作形式常见于政府主导的各种协同立异渠道，在方针和利益引诱下，大学和科研院所的很多科学家、企业家和投资商等不同的利益主体共建同享一个立异渠道，以期完成产学研协同立异。
清楚明了，后者需求一个强有力的和谐机制，让很多的机器协同工作起来，难度可想而知。毋庸置疑，一台机器工作的企业形式是最高效的产学研协同立异形式。
所以，宏扬“企业家精力”，充沛尊重和信赖企业家，培养公平竞赛的商场文明，让千千万万个企业生长起来，是推进高科技效果转化和昌盛商场经济的不贰法宝。
咱们不能过度含糊科学、技能和工业的距离。
科学是天马行空，需求的是自在宽松的环境土壤，应该交给学术一同体。从某种含义上讲，政府不能离科学前沿太近，不然会带来巨大的决议计划危险，一起严峻破坏学术生态。
技能是一招鲜，需求耐性和长时刻的沉淀，应该交给企业家。应注重培养“隐形冠军企业”，而不是万金油型的“杂摊位企业”。咱们需求培养出很多的“华为”，这样“卡脖子”问题就天然处理了。工业和商场需求敢吃螃蟹的立异生态和公平竞赛的文明土壤，所以全部方针的导向有必要以昌盛商场为原则，这是有为政府有必要承当的重担。商场、技能、科学不是一回事，各有各的特色、职责和规则，不能过度混杂。
别的，咱们不能混杂和无视原始立异、技能立异和产品立异的差异。像手机、星链都是产品立异，是已有技能的集大成者，并非原始立异。这些立异性产品一般始于一个斗胆乃至张狂的主意，马斯克、乔布斯这样的技能偏执狂才干发明出这种东西来。这儿需求的是寻求极致的工匠精力，并非从0到1的原始立异。
从原始立异到产品立异存在着巨大距离，时刻跨度长达数十年乃至是上百年，直通车没有成功的先例，也不符合商场和工业展开规则，咱们需求冷静地考虑这个问题。相对论是爱因斯坦一百多年前创建的，现在的GPS定位都需求相对论理论，可是从那个时分就开端抓起，天然是不实际的作业。我以为，技能立异链不能布局太长，不然很难走下去。
（收拾者：林美丹。本文经刘忠范院士审订。）
刘忠范
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