【头条】石墨烯涂料虚实初探：是行业变革，或者仍玩概念?
如果没有意外，号称“全球首款石墨烯涂料”在这个5月即可在江苏如东洋口港进入投产阶段。
这一信息来自当地媒体的报道。2017年2月17日，《如东日报》在头版头条位置报道指出，江苏道蓬科技有限公司（下称“江苏道蓬”）锌烯重防腐涂料的项目正在紧张施工，预计一期项目今年4月竣工，5月投入生产，“项目建成后将形成全球第一款石墨烯涂料”。
这本该是一份地方性党报对于本地企业建设进展的报道，却不曾想在涂料行业内招致非议。信和新材料股份有限公司（下称“信和新材”）董事长王诗榕就这一报道告诉涂饰商情记者，信和新材早在2016年7月便推出了一款结合石墨烯新型纳米材料的防辐射涂料产品。
不只信和新材，涂饰商情记者调查发现，在我国，还有更多的企业或科研机构卷入其中——它们分布在江苏常州、浙江宁波、四川绵阳等地，都曾声称研发或生产出石墨烯涂料，或已经在某些工程项目上使用石墨烯涂料。
甚至，来自山东的济南格芬石墨烯矿物环保涂料有限公司（下称“济南格芬”），将多款声称进口的用于室内外装修的石墨烯涂料在市场上铺开销售，“据说是全球首例实现工业化量产的石墨烯涂料。”
“全球首款石墨烯涂料”的缔造者到底是谁？一时间，答案并不唯一。
考虑到石墨烯所具有的强大性能——目前最轻、最薄、强度最高、导电性和导热性最好的纳米级新材料——这些冠以“石墨烯”之名的涂料产品的问世，本应该至少在涂料行业内引起轰动；然而现实情况却略显尴尬，行业内少有人为这些号称“石墨烯涂料”的产品欢呼——一些有关石墨烯涂料的报道，要么出自企业之手，要么出于地方经济建设宣传的需要。
原因何在？
近几年，石墨烯新材料的开发热潮在全球范围内掀起，中国也不例外，甚至走在世界前端。在催生“石墨烯”概念的同时，必须承认也大大推动了石墨烯产业化的发展。然而鉴于石墨烯技术的不成熟以及产品开发的高难度，科技界更倾向于认为，石墨烯产业化将是一个漫长的探索过程——“前途是光明的、道路是曲折的”。
在这种背景下，在短短几年的时间里便告问世的所谓“石墨烯涂料”，其含金量受到怀疑并不意外。甚至有石墨烯从业者指出，目前石墨烯技术在涂料上的应用研究并未达到商业化要求，此时市场上扎堆出现所谓的“石墨烯涂料”，难免有概念营销之嫌。
当然，我们在怀疑的同时也应该承认与关注各种企业或科研机构的努力，并给予真正能够给涂料行业带来颠覆的石墨烯涂料的到来更多的耐心！
第四届中国国际新材料产业博览会和第二十七届哈尔滨国际经济贸易洽谈会上，许多参展商带来了石墨产品，受到了人们的关注。
石墨烯涂料热潮
所谓的“石墨烯涂料”，其核心在于应用了石墨烯这种新材料。那么，石墨烯是何方神圣？
石墨烯又叫“黑金”，是一种只有一个原子厚的二维碳膜。2004年，英国曼彻斯特大学教授安德烈·海姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Kostya Novoselov）从石墨中分离出石墨烯。
石墨烯是一种令人惊讶的材料，被称作“新材料之王”。它是元素碳的同素异形体，虽然和碳具有相同的原子数，但是由于以不同的方式排列，因此具有与之不同的性质——强度高、韧性强、透光率高、重量轻、导电性佳、导热性优等。
有报道对比指出，石墨烯的拉伸强度为130GPa（千兆帕），比钢强 100 倍以上；它的柔性强、透通而且导电性高，并且对大多数气体和液体不渗透……“总之，几乎没有什么是石墨烯做不到的。”
2010年，安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫凭借在石墨烯方面的创新研究而获得了诺贝尔物理学奖。这直接在全球范围内引爆了对石墨烯材料的研究热潮。近些年来，科学家正在加速挖掘石墨烯材料的用途，从太阳能电池到感光元件，从超级电容器到抗癌药物……你都可以看到石墨烯的身影。
上述特性让石墨烯充满了商业想象空间。中国石墨烯产业技术创新战略联盟发布的《2015全球石墨烯产业研究报告》显示，预计到2020年，石墨烯全球市场值1.49亿美元，2014-2020年年复合增长率是44%。目前全球石墨烯年产能已达到百吨级，联盟预计，未来五年到十年，石墨烯年产能将达到千吨级。
目前，全球已有80多个国家投入石墨烯材料的研发，美、英、韩、日、欧等将石墨烯研究提升至战略高度，期待它带来巨大市场价值。中国石墨烯研发起步相对较晚，但2010年后发展迅速，目前在主要研究领域均有涉猎。
另据由新华社中国经济信息社、常州市武进区人民政府、常州西太湖科技产业园管委会联合发布的《新华（常州）全球石墨烯指数报告》显示，2015年，中国已超越美国、韩国，在全球石墨烯产业综合发展实力榜上居于首位。据预测，中国石墨烯应用市场将在2018年形成产业爆发点，2020年将达1000亿元规模（这一预测跟《2015全球石墨烯产业研究报告》有较大出入）。
石墨烯产业链包括上游原料石墨，中游制备品薄膜、粉体和浆料等以及下游应用市场。目前国内知名的石墨烯生产企业包括常州第六元素材料科技股份有限公司（下称“第六元素”）、常州二维碳素科技股份有限公司（下称“二维碳素”）、宁波墨西科技有限公司（下称“宁波墨西”）、厦门凯纳石墨烯技术股份有限公司（下称“凯纳股份”）。其中有报道指出，前两者具备年产百吨级石墨烯的生产能力。
据了解，中国现有的石墨烯产业化主要集中在两方面：石墨烯粉体产品和石墨烯薄膜产品。这其中，石墨烯粉体一般作为添加剂用于功能涂料、复合材料、散热材料、电池等领域。
涂料可能是石墨烯应用最容易切入的领域之一。2016年5月期的《上海涂料》刊登了王凯歌、王晓、孟腾飞撰写的《我国石墨烯涂料的研发概括》一文，指出石墨烯的应用发展最快的“可能就在涂料领域”，其中包括导电涂料、防腐涂料、阻燃涂料、导热涂料和高强度涂料等。
文章指出，石墨烯用于涂料中可制备纯石墨烯涂料和石墨烯复合涂料，前者主要是指纯石墨烯在金属表面发挥防腐蚀、导电等作用的功能性涂料；后者主要是指石墨烯首先与聚合物树脂复合，然后以复合材料制备功能性涂料，石墨烯可显著提升树脂的性能，因此石墨烯复合涂料成为石墨烯的重要应用研究领域。
根据其最终功能的不同，石墨烯涂料所起的作用也不同。比如信和新材开发出可民用的具有核电防辐射功能的石墨烯涂料，以及具有超强的防腐性能石墨烯锌粉底漆。另有报道提示了更大胆的设想——德国的研究人员开发了一种智能石墨烯涂层，在房屋架构发生断裂的地方，石墨烯涂层会透过自身色彩的变化来做出提醒。
但必须指出的是，尽管在涂料中嵌入石墨烯材料相对“简单”，但技术瓶颈仍明显存在。比如，前述文章指出，目前石墨烯在涂料中的应用方式多数是将石墨烯作为功能性填料进行添加，人工制备的石墨烯容易再团聚，因而无法充分发挥石墨烯单片层的优异特性，并由此带来一个关键问题，就是如何解决石墨烯在涂料中的分散稳定性。
截止目前，在石墨烯涂料领域，尽管部分技术瓶颈有所突破，但仍难以达到可以商业化的程度。
常州石墨烯产业园
“追逐者”群像
尽管石墨烯新材料在涂料中的应用存在种种的技术瓶颈，但这依然抵挡不住意欲在前景大好的未来市场中尝鲜并分一杯羹的企业们。
涂饰商情记者初步调查发现，在中国，“潜心于”石墨烯涂料的企业分布有一定的集中规律，主要涉及苏南（江苏的常州和南通）、浙江宁波、山东、江西和海西（福建厦门、泉州一带）等区域。除苏南之外，并没有跟传统涂料集中区域有过多的重合。
这跟石墨烯涂料更讲究技术科研实力有关。石墨烯涂料生产需要依附石墨烯材料技术的研究，企业必然与相关的科研机构在地缘上进行搭配。以常州为例，其于2011年在西太湖科技产业园建成国家石墨烯新材料高新技术产业化基地，同时作为国内新型涂料企业的聚集区，其成为石墨烯涂料企业的集中区也并不意外。
在目前涉足石墨烯涂料的企业中，又可以分为三种类型：一种是由石墨烯产业衍生出来的专业的石墨烯涂料企业，如江苏道蓬；另一种是在传统涂料生产的基础上转型或者开辟石墨烯业务的，如信和新材；再有就是像济南格芬那样走“进口”路线的新兴涂料企业。
江苏道蓬成立于2015年4月，其股东之一便是第六元素，持股比例16.95%。第六元素于2014年11月登陆新三板，当时被称为“新三板石墨烯第一股”。江苏道蓬的另一股东为江苏道勃科技有限公司（下称“江苏道勃”），持股比例33.90%。通过江苏道勃，江苏道蓬又与江苏道森新材料有限公司（下称“江苏道森”）产生联系——江苏道森持有江苏道勃44%的股权，列第一大股东。
根据媒体的报道，2015年3月20日，江苏道森成功研发石墨烯防腐涂料，并应用于海上风电塔筒的防腐，“不仅填补了国内外将石墨烯运用于防腐领域的空白，还打破洋品牌对我国风电涂料市场的长期垄断”。但这一信息同样没有得到更多的权威解读。
2016年12月，江苏道蓬在如东洋口港的锌烯重防腐涂料项目开工，这大概就是江苏道森所研发的石墨烯防腐涂料的量产工程。该项目总投资4亿元，配套自动化涂料成套生产线10条、实验室级设备及相关检测设备30台、智能工厂设备及其它辅助设备约10台套。根据最新报道，这一项目有望在2017年5月投产。
在江苏道森宣布成功研发石墨烯防腐涂料之后，2016年3月，济南墨希新材料科技有限公司（简称“济南墨希”）与西班牙Graphenstone公司签约，双方投资共建格芬石墨烯涂料中国基地项目。该项目于2016年9月投产，所指向的便是济南格芬。
济南格芬注册成立时间为2016年7月，注册资本630万元。工商登记注册资料显示，济南格芬由济南墨希和另一家名为“INDUSTRIA ESPANOLA PARA EL DESARROLLOE INVESTIGACION 2001，SA”的外资企业各出资50%组建。后者应指前文所言西班牙Graphenstone公司。
济南墨希成立于2013年8月，由牛余刚和牛金泓出资1500万元设立，前者占95%的股权。从企业名称不难看出，济南墨希实则为石墨烯而生，主要从事石墨烯产品的生产、石墨烯产品的实际应用与工业化生产。
另外，根据济南格芬的宣传，2014年，西班牙Graphenstone公司将西班牙独有天然矿物材料与最新纳米材料石墨烯结合，研制出了全球首例石墨烯环保矿物涂料——格芬涂料。同年，济南格芬将这款革命性的环保涂料引进了中国，作为西班牙Graphenstone公司在中国区的唯一全权合法授权代表机构，全面负责格芬石墨烯矿物涂料业务在中国区的整体发展策略和运营，以及格芬产品的推广、销售和技术服务。
在济南格芬成立之前，位于海西经济区福建泉州市的信和新材在石墨烯涂料上也有所动作。2016年5月，信和新材向国家知识产权局提出“一种基于石墨烯羰基铁复合材料的水性电磁波吸收涂料及其制备方法”发明专利申请。
这一专利申请在2016年10月发布公告，11月至今显示处于“实质审查请求生效”阶段。“这款用于家装民生的防辐射涂料近期将正式推向市场，一套普通套房用料仅几千元。”信和新材在当时的宣传文章中如是表示。
同时在“2016年上海宝马展（bauma China 2016）”上，信和新材还推出了环境友好型产品——石墨烯锌粉底漆。
信和新材是一家拥有超过20年历史的传统涂料企业，在其最新的经营范围中并没有发现“石墨烯”的字眼，而是“生产、销售：各类油漆、涂料及辅助材料；销售：建筑装饰材料；并提供涂装施工服务；”等等。据报道，信和新材参入石墨烯涂料领域，所倚靠的是泉州新型涂料技术研究院。该研究院由信和新材牵头组建，“研发石墨烯制备、生产的核心技术，积极探索石墨烯在泉州不同领域的应用。”
根据涂饰商情记者的观察，两款带有“石墨烯”字眼的涂料产品的问世并未能改变信和新材传统涂料企业的刻板印象，甚至由于宣传上的局限，信和新材的石墨烯涂料产品并不为行业内人士周知。
这种遭遇并非信和新材独有。包括江苏道蓬、济南格芬在内的石墨烯涂料生产企业目前也“不起眼”，如果不是刻意去搜寻，它们在涂料行业内也只能“养在深闺人不识”。
尴尬的现实
这正是石墨烯涂料现阶段必须面对的尴尬现实——一款本应该具备轰动效应的产品，却在企业声称研制成功甚至商业化后遭遇少有人知的局面。
不仅是石墨烯涂料，整个石墨烯产业都在“同呼吸，共命运”。《新华日报》在2016年12月对常州石墨烯集群进行了一个调查报道，发现“这些（石墨烯）企业目前最大的烦恼是：一方面下游应用市场尚未能够顺畅打开；另一方面，全国不少地区已经在疯炒‘石墨烯’概念。”
部分石墨烯涂料企业及其产业链
“在常州，石墨烯实现了在可穿戴电子设备触控屏、发热散热产品、重防腐涂料、压力传感器件、油水分离等领域的应用。2015年，常州实现石墨烯产值12亿元，今年（2016年）有望超过20亿元。”常州西太湖先进碳材料产业管理办公室主任张昱说。
调查报道指出，虽然石墨烯产业方兴未艾，常州已开发民用、公用、军用各类石墨烯产品100多件，但是大多处于小打小敲阶段，目前尚没有真正的“爆款”出现。
有产能，却很难卖出“爆款”应用产品，成为当下我国石墨烯产业的尴尬现状。这一问题主要体现在下游应用出现瓶颈。“材料产业怎么做大？关键在应用。石墨烯性能是很好，但拿到下游企业去用，人家说‘用不好’。”张昱说。
常州碳星科技有限公司首席执行官张卓然也表示，一些下游企业购进石墨烯材料等相关产品后，不针对产品特性进行加工工艺的改变。“在这种情况下，石墨烯材料即使品质再高，也难以发挥其优越性，造成‘材料好、用不好’的现象。”“因为想撬动传统领地不容易，我们甚至愿意自己花钱去做一些创新示范项目。”
这也造成在石墨烯领域，更多企业宁愿以投资或参股子公司的方式开展石墨烯材料应用生产的原因。比如第六元素就参股了包括江苏道蓬在内的多家石墨烯下游应用企业。
二维碳素总裁金虎则坦言，造成石墨烯产业上下游脱节这种局面，材料生产企业自身也要反思。“材料好却不一定能嵌入产业链。因为以前没有这种材料，后道跟你怎么衔接，往往连标准接口都没有。”
中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春则指出，目前我国石墨烯下游应用多将石墨烯作为改性添加剂应用于涂料、复合材料、动力电池等规模大但对石墨烯的品质要求并不高的领域，产品附加值不高，无法真正体现石墨烯作为高性能、高品质材料的特性和价值。
另一方面，除了常州之外，更多的地区加入石墨烯产业的竞争当中。目前所知的是，从南到北，广西、重庆、四川、江西、浙江、福建、上海、河南等地都在搞石墨烯产业。这被具备先行优势的常州石墨烯从业者称之为“村村点火”现象，并引发担忧。第六元素负责人瞿研感慨，“最怕的就是鱼目混珠，扰乱产业发展。”
细化到石墨烯应用“要求并不高”的涂料领域，如前所述，新晋的、转型的、主打进口的石墨烯涂料企业也越来越多，它们或依赖本地化的石墨烯科研机构和企业，或依赖海外企业的产品技术，但却形成了各自为战的局面。在市场蓝海尚有待挖掘的当下，已经展现出竞争混乱的红海特征——纵观涂料行业的发展史，这一现象何等熟悉。
这在石墨烯涂料企业的宣传中便能一窥端倪。涂饰商情记者对比了江苏道蓬、济南格芬和信和新材三家企业对各自石墨烯涂料产品进展的宣传后发现，它们的关注点都集中在产品的顺序领先（“全球首个”）、石墨烯“概念”（运用了石墨烯材料）和产品开发的“艰辛”过程（取得“重大突破”）等表面问题上，营造出产品先进的假象，而对于石墨烯材料应用领域仍存的技术难点与缺陷只字不提。
反倒是处在石墨烯产业上游的材料研发企业更能够直面现实。二维碳素总裁金虎就坦言，他们不会去说产能多高，指标更先进，现在要看的是哪个产品能更好地融入市场。而在新三板挂牌的第六元素，更是在其2016年年报中承认，目前石墨烯产业尚处于初级阶段，在产业化发展过程中面临着产业应用技术缺乏引导、市场需求尚未全面打开等诸多亟需解决的问题。
近几年，尽管营收实现了高速增长，但以第六元素为代表的石墨烯企业离实现盈利依然遥遥无期——此类公司的营收目前严重依赖财政资金补贴。而处于石墨烯产业下游的石墨烯涂料企业，其营收情况未见公开，但就一定能好于上游企业吗？
质疑与难题
对比之下，当前石墨烯涂料产品会招致非议乃至质疑，也在情理之中。
志阳科技股份公司创办人兼董事长宫非同时是一名知乎“大V”。最新的报道统计，三年来，宫非在知乎上陆续回答了559个问题，发布了175篇文章，绝大多数都跟石墨烯有关。
宫非除了分享自己在石墨烯领域的研究成果，甚至直接点名挑战其他吹上天但名不副实的石墨烯概念产品，戳破一个个包裹在石墨烯身上的炒作出来的泡泡，让他看起来更像是石墨烯产业的一名“科普斗士”。
对于石墨烯涂料，宫非也有着自己的观点。2016年2月，宫非在知乎发表《石墨烯距离材料商品化的时间还有多久？——涂料篇》一文，探讨石墨烯在涂料中的应用话题。
但这一文章首先用了大篇幅，探讨的是解决涂料“黏着性”的问题，“毕竟，即便石墨烯物性佳及成本低，（涂料）如果还没达到耐用期限就损坏了，这可是有损石墨烯的英名呢！”最后，宫非分析了两款石墨烯涂料（“耐腐蚀涂料”及“抗屏蔽涂料”）的开发思维，但他并没有对题设疑问做出直接回答。
在2016年3月发表的一篇文章中，宫非再次谈到“石墨烯环保涂料”，并将矛头直指当时刚刚在市场冒头的济南墨希的格芬环保涂料（当时济南格芬尚未成立）。
对于济南墨希所宣传的其产品“将石墨烯碳纳米材料按照特定的配比和工艺加入到涂料中，使得普通的矿物涂料在粉刷到墙面后，在涂层中形成一层石墨烯网状骨架，由于石墨烯独特的网状结构和高强韧度，涂料最终就被牢牢锁定在墙面上……自然就避免了甲醛对人体的危害”的说法，宫非斥之为“简直是一派胡言”。
宫非指出，这里出现两个错误。第一，涂料牢牢锁定在墙面上与石墨烯毫无关联。“石墨烯与基材根本不黏附，靠的是高分子与基材的界面结合力。”第二，涂料有无甲醛并不能归功于使用了石墨烯。
“至于他们称成膜性跟石墨烯有关，这又是一次欺瞒消费者的行为，懂涂料的人都知道成膜性来自‘成膜助剂’。成膜助剂像非离子界面活性剂、二碳酸-二异丁酯及丙二醇酯为主的 C-19 脂肪酸都可以做到‘零VOC’，所以不要再把石墨烯捧上天了。”
宫非认为济南墨希可能“故意漏掉”一类最重要的材料——高分子。他指出像内墙涂料多半使用聚乙烯醇，而外墙多半再加入丙烯酸酯，至于“碳酸盐”在合成过程中被控制形成片状结构，这些扁平的薄片形成一个屏障，增加了潮气到底材须穿行的路径。“其实，石墨烯就是要取代这个功能，因为石墨烯的阻绝性极佳，但要用对适当的渗滤阈值。”
这是宫非在其系列文章中罕见地点名批驳某家石墨烯涂料企业。“石墨烯不同组合只是选项，不合常理的说法只为了赚取短期利益，把中国人当作傻瓜是不行的。”目前未见其对其他石墨烯涂料企业有过类似点评。
宫非表示，如果真的要说石墨烯在涂料中的用途，精确点说应该是“氧化石墨烯”。他指出，涂料黏结强度的大小不仅与基材的表面状态、表面物质组成及材料本身的致密性有关，还与涂层中成膜物的收缩应力、表面张力、结晶性与极性官能团的体积大小等因素有关。而氧化石墨烯不仅具备亲水性，透过氢键与高分子结合能增加涂料的耐用度；加上阻绝性极佳，很适合作为涂料用途。
虽然说起来很简单，但实践起来却并不容易。宫非始终呼吁不要把石墨烯捧上天。他用亲身实践指出，石墨烯在涂料中是要配合主要材料来搭配的，“否则石墨烯怎么可能一个人身兼数职呀。”
尾声：反思与警惕
石墨烯涂料或者是石墨烯产业化的命运究竟走向何方？
乐观者固然有之。比如《我国石墨烯涂料的研发概括》一文在结语中表示，石墨烯在导电涂料、防腐涂料、阻燃涂料等涂料体系中均可以大幅提高涂层的综合性能，如降低涂层厚度，增强对基材附着力，提升耐磨性，并具有绿色环保性。“它必将推动涂料行业的新一轮产业转型升级，国家对石墨烯产业的支持政策持续而有力，相信石墨烯涂料行业的发展前景将会一片光明。”
某家石墨烯研究机构的大楼，在夜幕来临时点亮“石墨烯改变世界”的字样
理性者亦有之。科学人科普作者魏郎尔在2014年6月发表于果壳网的文章《石墨烯的时代，还没有到来》中引述康斯坦丁·诺沃肖洛夫的话指出，目前石墨烯的应用还是受限于材料生产，所以那些使用最低级最廉价石墨烯的产品（譬如氧化石墨烯纳米颗粒）会最先面世，这可能只需几年；但是那些依赖于高纯度石墨烯的产品可能还要数十年才能开发出来。
对于石墨烯能否取代现有的产品线，诺沃肖洛夫依然心存疑虑。但除此之外，魏郎尔有另一个层面的担忧：“另一方面，如果商业领域过度夸大其神奇之处，可能会导致石墨烯产业变成泡沫；一旦破裂，那么也许技术和工业的进展也无法拯救它。”
“石墨烯的真正潜能只有在全新的应用领域里才能充分展现，（也就是）那些设计时就充分考虑了这一材料特性的产品，而不是用来替代现有产品里的其他材料。”
康斯坦丁·诺沃肖洛夫的这一番话，或许值得当下致力于石墨烯涂料研究乃至生产的人细细品味，并引起警惕。