江苏常州先进碳材料产业发展路径研究

周伶俐 任文媛

【关键词】先进碳材料;产业集群;发展路径;常州

【中图分类号】F426.7 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2021）07-0011-04

0 引言

材料历来是国民经济和社会发展的重要物质基础。20世纪80年代掀起以高技术群为代表的新技术革命，其中新材料、信息技术和生物技术被列为新技术革命的重要标志。当前，碳材料技术与纳米技术、生物技术、信息技术相互融合，结构功能一体化、功能材料智能化趋势明显[1]。21世纪被称为“碳世纪”，目前已形成规模应用的碳材料主要有特种石墨、碳纤维、c/c复合材料等，更高端的石墨烯和碳纳米材料也已处于突破阶段[2]。

日本、美国、德国等发达国家高度重视碳材料产业的培育和发展，纷纷制定优先发展战略，加大研发投入，在基础研究、应用基础研究、技术商品化、生产制造等方面都居世界领先地位。我国也奋起直追，高度重视碳材料产业发展。在《中国制造2025》中，明确了我国对碳材料的需求和未来碳材料的发展方向。江苏省于2018年出台《关于加快培育先进制造业集群的指导意见》，将石墨烯、碳纤维和纳米材料等重点领域的前沿新材料纳入13个重点培育的先进制造业集群之一。目前，常州先进碳材料产业已具备良好的基础，石墨烯、碳纤维等细分产业技术走在全国前列。为进一步培育和形成具有常州特色及有较强市场竞争力的碳材料产业集群，深入研究其发展路径，对打造常州产业名片的“东方碳谷”，建设碳材料产业高地，引领带动常州乃至江苏产业新一轮创新发展，具有十分重要的现实意义。

1 世界碳材料发展分析

基于常州先进碳材料现状基础，本课题选取石墨烯、碳纤维及复合材料进行重点介绍。

1.1 国内外碳材料产业发展状况分析

1.1.1 石墨烯

自英国科学家发现石墨烯并获得诺贝尔物理学奖以来，国际上各类研究和产业化发展持续升温，很多国家纷纷从战略层面对石墨烯进行部署，密集发布相关政策进行系统布局，提供大量资金对石墨烯行业进行系统支持，希望在新一轮的竞争中抢占石墨烯产业发展制高点。当前，全球石墨烯研发进展不断加快，其中欧洲偏理论研究，美韩两国原创应用多，产业基础好，中国产业化规模最大，产业集群效应显著[3]。当前，发达国家聚焦石墨烯功能器件研发和应用：欧美企业占据全球石墨烯产业链关键环节，石墨烯制备技术及复合材料、核心电子元件等应用产品保持领先优势，亚洲石墨烯应用市场前景向好。我国石墨烯产业起步较早，产业链初步形成，整体呈现出蓬勃发展的势头。下游生产企业已经有能力参与全球石墨烯市场的竞争，并在石墨烯的研究和生产等方面取得较为领先的优势，是我国为数不多的能与国际先进国家基本处于同步阶段的新型产业。2015年以来，我国石墨烯产业发展势头迅猛，2017年进入了新时代，2019年延续增长，市场规模达120亿元，未来石墨烯散热材料将受益于5G智能终端的驱动保持高涨[4]。

1.1.2 碳纤维及复合材料

据德国碳复合材料协会（CCev）报告，2018年全球市场对碳纤维的需求量为78 500 t，2010—2018年复合年增长率为11.45%;2018年全球碳纤维市场规模约28.8亿美元;2013—2018年复合年增长率为11.10%。与此相对照，2018年全球理论上的现有产能已达149 300 t/a，较2017年增长9.4%，市场出现了明显的产能过剩[5]。就地区而言，碳纤维产能世界前三位分别为美国（45 000 t/a，30%）、日本（27 100 t/a，18%）和中国（17 300 t/a，12%）。我国高度重视高性能纤维及其复合材料技术的发展，近年来，国内有大量资本涌入这一行业，现已初步形成以山东、江苏和吉林等地为主的碳纤维产业聚集地，培育了“光威碳纤”“中复神鹰”“江苏恒神”“威海拓展”等碳纤维生产骨干企业和一批碳纤维复合材料及制品企业。其中，T300级已达国外同类产品的水平;T700级、T800级碳纤维已实现工业化生产;T1000级和M55J级碳纤维关键技术实现突破;当前，国内碳纤维产品基本满足了体育休闲、交通工具等民用领域的应用，初步满足国防军工、航空航天领域的急需。值得关注的是，2017年11月，中国康得集团投资500亿元建立康得碳谷项目，将在2023年建成年产6.6万t高性能碳纤维项目，届时将成为全球产能最大的高性能碳纤维生产基地。

1.2 国内典型城市发展先进碳材料的竞争力分析

1.2.1 石墨烯

据前瞻产业研究院不完整统计，截至2017年3月全国各地有21家在建或已建成的石墨烯研究院或产业基地，包括常州、无锡、重庆、北京、青岛等先发城市，地方政府的相关财政资金也有望在未来几年达到千亿元的規模[6]。目前，国内石墨烯产业大多分布在东部沿海一带，尤其是长三角、珠三角、京津冀鲁聚合区，主要以常州、宁波、深圳、北京、青岛和重庆等地区为主。其中，常州——领跑全国的产业标杆;北京——技术创新国内领先;宁波——积极创新的价值高地;深圳——前景广阔的应用市场;青岛——积极推进石墨烯应用产业化发展;重庆——电子信息产业发展迅速。

1.2.2 碳纤维及复合材料

吉林是碳纤维产业链条国内最完整的地区，拥有多年从事碳纤维生产技术研发的“中油吉化”“中钢集团吉林碳素”“吉林奇峰”等国有企业和近年来崛起的专门进行碳纤维及下游产品生产的“吉研高科”“吉林碳谷碳纤维”等民营企业，现已形成碳纤维研发创新能力最强、综合生产能力最大、产品品种及规格最多、上下游配套、产业链衔接良好的产业集群，具有国内其他地区无法比拟的优势。江苏占据中国碳纤维半壁江山，作为我国碳纤维及复合材料发展的重要基地，江苏是高性能碳纤维产业发展大省，在国内具有优势地位，并逐渐具有一定的国际竞争力。现已初步形成包括碳纤维研发、生产、应用、检测评价和标准化的完备产业链，拥有一批创新能力强、具有自主知识产权的龙头企业，如“中复神鹰”“江苏恒神”“南京玻纤院”“中简科技”等。江苏省很多城市都将发展碳纤维等高科技纤维列入当地发展规划，南京、常州、无锡等城市基本实现碳纤维中下游产业化发展。

2 常州先进碳材料产业基础和发展现状

常州作为长江三角洲地区的重要城市，经济社会发展已积聚了一定的转型发展实力。近年来，在市、区等各级政府的大力扶持和业内企业的不断努力下，常州先进碳材料产业保持良好发展势头，市场规模持续扩张，经济效益显著。据不完全统计，2018年全市先进碳材料产业实现产值127亿元，同比增长21.2%。

2.1 石墨烯

常州是国内强力发展石墨烯产业最早的城市之一。2011年以来，以建设江南石墨烯研究院为契机，在石墨烯技术研发、成果转化和产业化推进等方面形成较强的先发优势，奠定了扎实的产业基础，被社会各界公认为全国石墨烯产业发展的领头羊。常州集聚相关企业超过130家，创造了10多项“全球第一”，涌現了一大批石墨烯行业的领军企业，如石墨烯粉体领军企业——“第六元素”，石墨烯薄膜领军企业——“二维碳素”，石墨烯装备领军企业——“国成科技”，石墨烯加热领军企业——“烯旺科技”，石墨烯环保领军企业——“碳星科技”等，行业龙头企业占全省的80%以上，企业数量居全国之首，形成涵盖石墨烯设备研发、原料制备与应用研究、产品生产、下游应用等较为完整的产业链，初步形成石墨烯产业集群。2018年，常州实现石墨烯相关产业产值约30亿元，处于全国领先地位，已成为石墨烯原材料制备高地和应用产业化基地。

2.2 碳纤维及复合材料

经过多年培育及引进，常州市现已拥有一批具有自主知识产权与核心竞争力的龙头企业，基本形成从原丝生产—复材成型—装备制造—终端产品及相关配套的产业链。在产业链产品领域中，形成高性能T700/T1000级碳纤维（“中简科技”）、碳纤经编/碳玻混编增强材料与制件（“宏发纵横”）、中间相沥青基碳纤维（“华达化工”）、新能源客车用碳玻复材构件（“新创智能科技”）、碳纤维编织机械及复合材料成型设备（“八纺机”）、复合材料用树脂（“华科聚合物”）、下游应用（“北汽常州”“东风风度”“新誉宇航”等）等多家具有一定实力的企业，产业集聚效应明显。常州碳纤维产品在国防军工及高性能民用工业领域应用成效显著，其中军用方面，率先实现T700级稳定批量生产，并成功应用于我国航空航天八大型号。民用方面，实现风电行业复合材料织物市场30%的占有率、国内市场占用率排名第一，设计制造国内首辆轻量化模块大巴并通过路试，建设国内首个工业4.0智能化碳纤维复合材料车体综合基地。

2.3 存在不足

虽然常州碳材料产业取得较大进展，具备一定的发展基础，但是面临着技术迅猛发展和区域竞争的严峻挑战，要想快速形成完整的碳材料产业链，还需解决以下难题：一是自主创新能力欠缺。对于石墨烯这种新材料，多数企业还处于尝试性探索阶段，产业化所需的高质量、大尺寸、低成本的石墨烯制备技术并不成熟。碳纤维及其复合材料产业生产工艺的稳定性和过程控制的一致性较差，影响碳纤维产品质量和稳定性，并且生产成本很高，造成设备闲置、经营亏损，与国际先进企业相比，竞争力不足。二是下游相关应用产业链不足。石墨烯产品向高端发展面临市场需求小、投资大的难题。产品向低端发展面临量大价低，带来环评、废料处理难等问题。同样，碳纤维产业在下游应用特别是军用和航空航天领域的深度和广度明显不足。三是周边城市争抢创新资源竞争激烈。宁波、无锡、青岛、重庆等地区出台力度不小的扶持政策，这增加了常州招商引资和招才引智的难度，甚至导致有些已有落户意向的团队在横向对比后举棋不定，分散了团队精力，使团队无法专心干事。此外，常州碳材料产业发展必需的高层次人才及团队仍然缺乏、公共平台建设需加强及发展碳材料产业的载体建设还需进一步完善等。

3 常州先进碳材料产业发展路径

3.1 石墨烯

（1）以江南石墨烯研究院为引领，搭建江苏省石墨烯创新中心、江苏省石墨烯材料研究所、常州大学碳材料研究院、江苏新奥碳纳米应用技术研究院等一大批公共创新平台，引领石墨烯技术创新和共性关键技术突破。

（2）根据石墨烯产业链布局，积极引进石墨烯产业上下游企业，通过石墨烯团队、人才引进，结合当地应用领域的产业基础，形成包括石墨烯设备研发、中游规模化石墨烯材料（粉体和薄膜）制备及下游石墨烯电热膜、压力传感器、涂料、电缆、锂电池、超级电容器、手机触摸屏等应用延伸发展的格局，加快推动产业集聚。

（3）依托常州石墨烯科技产业园，聚焦科技成果转移转化协同推进，通过“搭建平台、引进人才、孵化企业、培育产业”的建设路径，促成石墨烯产业在常州“落地生根”和“开花结果”。

（4）强化政策引导，推进应用示范，使常州成为国内石墨烯研究开发的科研区、石墨烯企业孵化的集聚区、石墨烯产业发展的先导区。

3.2 碳纤维及复合材料

按照碳纤维及复合材料产业链、创新链要求，构建区域产业集聚发展的合力，引导产业内企业进行相互支持相互合作，最大限度地实现资源共享、技术互助。

（1）搭建平台协同创新。采取“技术研发+专业孵化+专业基金”三位一体的建设方式，加快由省产研院、常州市和“杨永岗团队”“中简科技”四方共建江苏省产研院碳纤维及复合材料研究院，争取成为国家新材料技术创新中心的分中心，积极申报并承担国家碳纤维材料科技重大专项;与清华大学材料学院共建新型碳材料研究院;与中科院煤炭化学研究所、东华大学、北京化工大学、北京航空航天大学等联合设立碳纤维及复合材料技术创新中心，提炼碳纤维及复合材料行业内企业的重大真实技术需求，组织联合攻关。加大“中简科技”等企业与中科院等大院大所的合作，进一步探索碳纤维材料的应用范围，不断拓展其用途，强化在产业链下游加大产品应用领域创新。

（2）促进企业协同创新。以“中简科技”“宏发纵横”为龙头，培育和引进拥有原创技术的碳纤维产业集群，采取“龙头企业拉动、配套企业跟进”的产业链精准招商，引进和发展上下游配套项目，完善产业协作网络，提高产业集中度。

（3）围绕市场开展创新。依托“中简科技”“宏发纵横”“长海复合”和“天马集团”等企业，重点发展高性能碳纤维、玻璃纤维的系列化、产业化技术，开发纤维增强和颗粒增强的树脂基、金属基、陶瓷基先进复合材料及构件，将更多的轻质高强材料应用到轨道交通、汽车和航空装备中。通过整合市场资源，加强高性能纤维及复合材料产业链上下游企业和科研院所之间的合作，组建“产、学、研、用”为一体的产业技术联盟。

4 加快常州先进碳材料产业发展的对策建议

4.1 加强组织领导，协调有序发展

建立由市政府分管领导牵头，科技、财政等其他相关部门负责人分工协作的碳材料产业发展联席会议制度，定期召开协同推进工作会议，研究解决碳材料产业和重点企业发展过程中存在的突出问题，积极破解产业发展的共性瓶颈问题。充分利用技术创新联盟，向政府、企事业单位提供双向中介服务，促进技术合作与信息交流。各辖区建立相应的组织领导体制，按照职责分工，加大产业组织协调力度，加强指导和监督检查，确保产业发展目标的实现。

4.2 加大招商引资力度，做大产业规模

（1）加大碳材料产业招商引资推进力度。常州市有关单位要重点围绕石墨烯薄膜和粉末、碳纤维工业、民用、建筑补强等应用领域组织开展专项招商活动，将其列入全市招商引资计划，并纳入招商引资目标责任制考核。

（2）发挥企业主体作用。以企业为主体，按照产品上下游配套路线，组织现有碳材料企业开展专项招商，以企引企、以外引外，提升这些企业对常州的认同与归属感，不断完善与延伸碳材料产业链。

（3）加大碳材料专项招商奖励，给予招商相关人员奖励和企业用于项目建设的奖励。

4.3 加大招才引智力度，提供人才科技保障

对常州碳材料产业发展急需引进与培养的高端人才，实行人才激励政策。落实支持企业引进碳材料产业相关领域的领军人才和技术团队的优惠政策和措施，积极对接国家“千人计划”、省“双创人才”、市“龙城英才计划”，形成产业高端人才集聚优势。建立高级科技人才的评价标准，建立起切实有效的激励机制，调动并发挥广大科技人员的积极性与创造性。重视低学历高技术性人才的发展，减少有经验的技术人员的流失。对形成生产力的研发成果进行奖励，有利于引进外部人才，留住内部培养的人才。

4.4 创新金融支持，提供资金保障

（1）建立政府与金融机构沟通协调机制，搭建银企对接合作平台，主动向金融机构推荐常州市重点发展的先进碳材料产业项目。引导符合产业政策调整和振兴方向的先进碳材料产业企业在境内外上市，发行债券、短期融资券、中期票据及上市公司再融资。

（2）市、区加强资本运作发展风险投资，鼓励设立创业投资、风险投资机构，开展对碳材料相关企业的投资。鼓励产业投资基金和社会资本参与常州先进碳材料产业领域的股权投资。加快企业融资担保与再担保的建设，增强企业发展资金供给，突破企業融资瓶颈。

（3）围绕碳材料产业发展，综合运用多种金融工具支持科技创新，逐步形成以银行信贷为主体，以企业创业投资、境内外上市等方式为支撑，以信用保险、技术产权交易、并购重组等为手段的科技创新金融体系，为新兴产业及先进碳材料产业的培育发展提供有力的支撑和保障。

4.5 加大政策扶持，创造良好发展环境

碳材料产业项目优先争取国家、省相关资金，用于扶持碳材料研究和技术改造。整合辖市、区相关资源，加大配套投入，支持碳材料产业基地建设、重点企业发展（尤其是碳材料产业应用研究及原材料生产企业）和高端新材料重大装备自主创新应用示范项目;对碳材料应用产品设立专项资金;结合常州市及周边城市优势产业，开展碳纤维应用示范性工程，如在汽车、电力、轨道交通、桥梁、航海等方面，通过拉动下游应用带动本省碳纤维发展。同时，建立碳材料产业定报统计体系和专项服务体系，强化政府对碳材料产业的监测、分析和指导;全面实施知识产权、核心专利战略和标准战略。

此外，必须不断完善公共服务体系，提供高效的生产性服务支持，努力营造良好的产业协作环境;并协助企业做好宣传工作，尤其是产品已应用到国家级重要型号或国内外领先的，要在省内和省外大力宣传，以提高常州碳材料产业在全国的影响力，形成集聚效应。

5 结语

常州按照国家和省的统一部署，聚焦创新驱动发展战略，积极打造高质量工业明星城市，大力发展以石墨烯、碳纤维为代表的先进碳材料产业集群，构建良好的产业生态体系，形成十分扎实的先进碳材料产业基础。下一步，常州将从园区、平台、项目、人才、服务等层面协同发力，不断集聚创新要素，优化创新服务，提升创新能力，持续优化先进碳材料产业的发展环境，努力打造常州“东方碳谷”。

参 考 文 献

[1]李龙土，沈万慈.中国材料工程大典.第9卷 无机非金属材料工程（下）.第9篇 碳、石墨材料[M].北京：化学工业出版社，2006：463.

[2]李全林.前沿领域新材料·新型碳材料[M].南京：东南大学出版社，2008：444-463.

[3]新华社国家金融信息中心指数研究院.新华（常州）全球石墨烯指数报告（2018）[R].2018.

[4]赛迪智库.2020年中国石墨烯产业发展形势展望[EB/OL].http：//www.eepw.com.cn/article/202007/415110.htm，2020-07-03.

[5]The Carbon Composites e.V.of Germany.The Glob-

al CF and CC Market Report 2018[R].2018.

[6]前瞻产业研究院.中国石墨烯行业深度市场调研与投资战略规划分析报告[EB/OL].http：//news.eeworld.com.cn/gykz/article_2018032711344.html，2018-03-27.