石墨烯是人類發現的第一種由單層原子構成的材料，也是目前已知的世上最薄、最堅硬的納米材料，幾乎完全透明。由于其電阻率極低，電子遷移的速度極快，因此被期待可用來發展更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體管，被業界視為將引領多項產業革命的關鍵材料，在移動設備、航天航空、新能源電池等領域擁有廣闊的應用前景。
自2004年面世以來，石墨烯技術專利申請量就呈井噴之勢，專利布局日趨成熟。2012年，全球石墨烯專利申請數量達1829件，同比增長100%。
在得到高校和科研機構青睞的同時，石墨烯也獲得了政府政策資金的大力支持。2013年，歐盟將石墨烯選入未來新興旗艦技術項目，計劃未來十年投入10億歐元打造石墨烯產業鏈；韓國政府投入42.3萬美元成立石墨烯聯盟；中國也投入2.1億元推動石墨烯產業化。
但目前中國石墨烯產業化進程面臨研發成果缺產業化平臺、高端應用缺技術、低端應用缺市場三重挑戰。
石墨烯產業的虛假繁榮
石墨烯自誕生之日起就受到資本市場追捧，甚至被認為將替代硅材料，從而開啟全新的微電子時代。
這背后一方面源于石墨烯自身優越的性能，另一方面是資本逐利的本質使然。但實際上，中國現有的石墨烯產業化呈兩極分化現象，以石墨烯粉末為原料的低端產品，如功能涂料、復合材料、電極材料和結構增強型材料等，雖然部分已初步產業化，但規模小、技術含量與附加值均比較低。以石墨烯薄膜為原料的高端產品，比如微電子材料和顯示屏薄膜材料等，或處于實驗室階段，或處于中試階段，短時間內均不能實現產業化。
目前，國內能夠量產的石墨烯項目，大多并非真正的石墨烯，而是石墨烯粉體，一種不具備石墨烯薄膜優良理化性能的“類石墨烯”，并不具備前者最好的導電和導熱性、最堅硬的強度等特質，一般只作為添加劑用于功能涂料、復合材料、散熱材料、電池等領域。
另一個現實的問題是，現階段下，石墨烯投資與回報還難以成正比。石墨烯產業化背后的研發成本、生產成本、人力成本以及資源成本都很高。
例如，僅有寧波墨西科技可以將石墨烯粉末售價控制在每克一元錢，一臺生產石墨烯薄膜的化學氣相沉積法生產儀器售價高達數百萬。對于復合材料、功能涂料和結構增強型材料等產值規模較小的領域，如果使用石墨烯，就可能存在投資與回報不匹配的現象。
資本市場將石墨烯過度渲染為引領第三次產業革命的關鍵材料，卻未對當前應用石墨烯的低投資回報率問題給予重視甚至有意回避，導致現階段石墨烯的產業地位被夸大。
產業化三大短板
制約中國石墨烯產業化進程的因素主要包括三個方面：
其一，研發成果缺產業化平臺。現階段，中國石墨烯的研發主體為高校和研究機構，研發偏重于基礎科學而非實用技術，產業化主體則是企業，它更強調市場應用。高校、科研機構與企業之間缺乏合作溝通，企業和企業之間因為利益競爭，也不可能通過合作共促石墨烯產業化進程，因此研發主體和產業化主體之間，以及產業化主體內部均呈現出封閉式的“自產自銷”現象，導致石墨烯的產業化進程緩慢，潛在市場需求不能充分挖掘。
在石墨烯產業化進程發展較快的美國和韓國，其研發和產業化主體都以企業為主，各企業的研發部門通過建立聯盟實現技術共享，企業既掌握核心技術，又洞悉市場需求，從而可有效推動石墨烯的研發進程、研發成果轉化進程和產業化進程。中國亟需建立連接研發主體和產業化主體的產業化轉換平臺，推動研發成果向產業化應用轉化。
其二，高端應用缺技術。實際上，能夠體現石墨烯核心價值、打造萬億級產業鏈的應用領域是半導體和微電子產業，屬于石墨烯的高端應用領域，同時也是對石墨烯生產工藝要求最高、尚不能實現工業化生產的領域。
目前中國能夠克服高端石墨烯產業化生產瓶頸并掌握石墨烯規模化生產技術的單位還微乎其微。中科院重慶研究院制備出的國內首片15英寸單層石墨烯，以及中科院上海微系統所信息功能材料國家重點實驗室用化學氣相沉積法制備出的鍺襯底單層石墨烯等研發成果，都因生產工藝不成熟導致生產成本高昂，也就無法實現低成本和規模化生產。
常州二維碳素科技有限公司2013年投產的年產3萬平方米的全球最大規模石墨烯透明導電薄膜生產線，也因未克服生產大尺寸單晶石墨烯薄膜的技術瓶頸，以及高昂的化學氣相沉積法的生產成本，導致下游生產商缺乏購買積極性。華為和中興等目標客戶普遍持觀望態度，并沒有將石墨烯透明導電薄膜正式應用于其產業化生產中，因此也就無法形成規模化的產業鏈。
其三，低端應用缺市場。對于石墨烯的低端應用，最大瓶頸仍在于缺市場，下游應用市場發展緩慢制約了石墨烯的推廣應用。
目前，還沒有一個應用領域可以實現石墨烯的規模化生產。以動力電池用石墨烯為例，寧波于2012年建成全球首條年產300噸的石墨烯生產線，并可以實現電動汽車用高容量鋰離子電池和高性能磷酸鐵鋰動力電池的產業化生產。但是，受我國現有電動車的配套服務、基礎裝置等不健全影響，該產業鏈至今尚未完全市場化。
此外，石墨烯散熱器件是另一個技術門檻低、產業化前景好的應用領域，但由于石墨烯只有幾個原子厚，無法用于大型器件的散熱，因此下游產業化市場只能被局限在微小器件的散熱配件中。現階段，一個年產量400公斤的石墨烯生產商，平均每年只能賣出200公斤，需求主要來自高校和研究機構，且采購量多以克計，不足以支撐石墨烯的產業化發展。
高端升級技術低端加快應用
中國石墨烯產業化之路不可能一蹴而就，需要逐步推進。從宏觀上而言，要搭建政產學研用互促合作的產業化轉換平臺。
一是加強“政產學研用”合作創新體系建設，提升產業創新能力和核心競爭力。出臺扶植石墨烯產業發展的相關政策，加強政策引導，營造良好的發展環境；整合高校和研發機構等創新資源，加強技術研發和人才培養，推動石墨烯重點關鍵技術實現突破；鼓勵企業創新，加強企業與高校、科研機構的緊密合作，成立企業技術中心，搭建產學研合作平臺，形成以企業為主體、產學研相結合的技術創新體系。
二是鼓勵地方創立石墨烯專業園區，建設完善的公共服務平臺，發揮專業園區在產學研合作中的載體作用，進而形成產業孵化培育體系，推動科研成果的產業化發展。
具體部署中，一方面，穩步進行高端應用領域的技術升級。可以從三個方向突進，一要推動單層石墨烯薄膜的研發進程，實現高純度和無夾雜單層石墨烯的可控微操作，滿足下游半導體和微電子產業的研發和工業生產要求，推動半導體和微電子產業的改革升級，為即將到來的“后摩爾時代”進行研發和產業儲備。
二需推動石墨烯薄膜生產設備的研發進程，降低化學氣相生產法的生產成本，突破技術瓶頸實現石墨烯薄膜的連續化和規模化生產。
三則搭建薄膜領域研發主體和產業化主體的合作平臺，有針對性地穩步推進下游廠商所需的石墨烯透明導電薄膜的研發進程，突破大尺寸石墨烯薄膜的生產瓶頸，調動下游廠商促進石墨烯薄膜產業化的積極性。
另一方面，合理加快低端應用領域的市場化進程。石墨烯電極領域要拓市場，重點要突破下游廠商所需石墨烯電極生產瓶頸，加快重點產品的產業化進程。提高電動汽車和電動公交車等的市場認知度和接受度，建立健全電動車的配套裝置設施，搭建平坦暢通的石墨烯粉末-石墨烯電極-超級電容(或鋰離子電池)的產業化通道。
同時，石墨烯粉末應用領域要重規劃。合理規劃現有產能和發展路徑，避免重復碳纖維和稀土產業那樣的盲目發展、產能過剩、淘汰落后的“三步走”老路。
要進一步加快石墨烯粉末的產業化進程，加快相關企業從中試到產業化生產的轉化速度，淘汰小批量小作坊式的生產工藝，形成大規模生產，進一步降低生產成本，形成價格優勢，刺激下游企業的購買和應用欲望。
對于功能涂料、散熱材料、復合材料等領域要重升級。應加強與科研機構、高校的合作，加快技術升級進程，克服低投資回報率的障礙；搭建生產廠商、下游廠商和研發機構的合作橋梁，聚焦重點產品，完善重點產品產業鏈，刺激重點產品的市場需求，加快重點產品的產業化進程，努力打造石墨烯市場化的產業鏈。
