【關鍵詞】先進碳材料;產業集群;發展路徑;常州
0 引言
材料歷來是國民經濟和社會發展的重要物質基礎。20世紀80年代掀起以高技術群為代表的新技術革命，其中新材料、信息技術和生物技術被列為新技術革命的重要標志。當前，碳材料技術與納米技術、生物技術、信息技術相互融合，結構功能一體化、功能材料智能化趨勢明顯[1]。21世紀被稱為“碳世紀”，目前已形成規模應用的碳材料主要有特種石墨、碳纖維、c/c復合材料等，更高端的石墨烯和碳納米材料也已處于突破階段[2]。
日本、美國、德國等發達國家高度重視碳材料產業的培育和發展，紛紛制定優先發展倡議，加大研發投入，在基礎研究、應用基礎研究、技術商品化、生產制造等方面都居世界領先地位。我國也奮起直追，高度重視碳材料產業發展。在《中國制造2025》中，明確了我國對碳材料的需求和未來碳材料的發展方向。江蘇省于2018年出臺《關于加快培育先進制造業集群的指導意見》，將石墨烯、碳纖維和納米材料等重點領域的前沿新材料納入13個重點培育的先進制造業集群之一。目前，常州先進碳材料產業已具備良好的基礎，石墨烯、碳纖維等細分產業技術走在全國前列。為進一步培育和形成具有常州特色及有較強市場競爭力的碳材料產業集群，深入研究其發展路徑，對打造常州產業名片的“東方碳谷”，建設碳材料產業高地，引領帶動常州乃至江蘇產業新一輪創新發展，具有十分重要的現實意義。
1 世界碳材料發展分析
基于常州先進碳材料現狀基礎，本課題選取石墨烯、碳纖維及復合材料進行重點介紹。
1.1 國內外碳材料產業發展狀況分析
1.1.1 石墨烯
自英國科學家發現石墨烯并獲得諾貝爾物理學獎以來，國際上各類研究和產業化發展持續升溫，很多國家紛紛從倡議層面對石墨烯進行部署，密集發布相關政策進行系統布局，提供大量資金對石墨烯行業進行系統支持，希望在新一輪的競爭中搶占石墨烯產業發展制高點。當前，全球石墨烯研發進展不斷加快，其中歐洲偏理論研究，美韓兩國原創應用多，產業基礎好，中國產業化規模最大，產業集群效應顯著[3]。當前，發達國家聚焦石墨烯功能器件研發和應用：歐美企業占據全球石墨烯產業鏈關鍵環節，石墨烯制備技術及復合材料、核心電子元件等應用產品保持領先優勢，亞洲石墨烯應用市場前景向好。我國石墨烯產業起步較早，產業鏈初步形成，整體呈現出蓬勃發展的勢頭。下游生產企業已經有能力參與全球石墨烯市場的競爭，并在石墨烯的研究和生產等方面取得較為領先的優勢，是我國為數不多的能與國際先進國家基本處于同步階段的新型產業。2015年以來，我國石墨烯產業發展勢頭迅猛，2017年進入了新時代，2019年延續增長，市場規模達120億元，未來石墨烯散熱材料將受益于5G智能終端的驅動保持高漲[4]。
1.1.2 碳纖維及復合材料
據德國碳復合材料協會(CCev)報告，2018年全球市場對碳纖維的需求量為78 500 t，2010—2018年復合年增長率為11.45%;2018年全球碳纖維市場規模約28.8億美元;2013—2018年復合年增長率為11.10%。與此相對照，2018年全球理論上的現有產能已達149 300 t/a，較2017年增長9.4%，市場出現了明顯的產能過剩[5]。就地區而言，碳纖維產能世界前三位分別為美國(45 000 t/a，30%)、日本(27 100 t/a，18%)和中國(17 300 t/a，12%)。我國高度重視高性能纖維及其復合材料技術的發展，近年來，國內有大量資本涌入這一行業，現已初步形成以山東、江蘇和吉林等地為主的碳纖維產業聚集地，培育了“光威碳纖”“中復神鷹”“江蘇恒神”“威海拓展”等碳纖維生產骨干企業和一批碳纖維復合材料及制品企業。其中，T300級已達國外同類產品的水平;T700級、T800級碳纖維已實現工業化生產;T1000級和M55J級碳纖維關鍵技術實現突破;當前，國內碳纖維產品基本滿足了體育休閑、交通工具等民用領域的應用，初步滿足國防軍工、航空航天領域的急需。值得關注的是，2017年11月，中國康得集團投資500億元建立康得碳谷項目，將在2023年建成年產6.6萬t高性能碳纖維項目，屆時將成為全球產能最大的高性能碳纖維生產基地。
1.2 國內典型城市發展先進碳材料的競爭力分析
1.2.1 石墨烯
據前瞻產業研究院不完整統計，截至2017年3月全國各地有21家在建或已建成的石墨烯研究院或產業基地，包括常州、無錫、重慶、北京、青島等先發城市，地方政府的相關財政資金也有望在未來幾年達到千億元的規模[6]。目前，國內石墨烯產業大多分布在東部沿海一帶，尤其是長三角、珠三角、京津冀魯聚合區，主要以常州、寧波、深圳、北京、青島和重慶等地區為主。其中，常州——領跑全國的產業標桿;北京——技術創新國內領先;寧波——積極創新的價值高地;深圳——前景廣闊的應用市場;青島——積極推進石墨烯應用產業化發展;重慶——電子信息產業發展迅速。
1.2.2 碳纖維及復合材料
吉林是碳纖維產業鏈條國內最完整的地區，擁有多年從事碳纖維生產技術研發的“中油吉化”“中鋼集團吉林碳素”“吉林奇峰”等國有企業和近年來崛起的專門進行碳纖維及下游產品生產的“吉研高科”“吉林碳谷碳纖維”等民營企業，現已形成碳纖維研發創新能力最強、綜合生產能力最大、產品品種及規格最多、上下游配套、產業鏈銜接良好的產業集群，具有國內其他地區無法比擬的優勢。江蘇占據中國碳纖維半壁江山，作為我國碳纖維及復合材料發展的重要基地，江蘇是高性能碳纖維產業發展大省，在國內具有優勢地位，并逐漸具有一定的國際競爭力。現已初步形成包括碳纖維研發、生產、應用、檢測評價和標準化的完備產業鏈，擁有一批創新能力強、具有自主知識產權的龍頭企業，如“中復神鷹”“江蘇恒神”“南京玻纖院”“中簡科技”等。江蘇省很多城市都將發展碳纖維等高科技纖維列入當地發展規劃，南京、常州、無錫等城市基本實現碳纖維中下游產業化發展。
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