石墨烯是近年來全球備受關注的新型材料，是目前人類發現的比強度更高的材料之一。中國石墨烯產業綜合發展水平位于世界前列，截至2022年，石墨烯行業市場規模已達到335億元左右，專利申請量從2016年的13000件到2020年20000件左右，遠高于美國和韓國，且申請活躍度也高于其它。目前，我國石墨烯行業正處于市場導入階段，仍存在規模小、分散技術難和市場滲透率偏低等問題。石墨烯的發展關乎未來科技的進步，美國、歐盟和英國等從層面開展戰略部署，出臺多項扶持政策及研究計劃，對推動石墨烯行業高質量發展具有重要的意義。因此，本文利用灰色預測模型對我國石墨烯產業發展趨勢進行預測，該模型適用于預測單時間序列事物的發展趨勢，具有不受樣本大小和規律性限制的優勢，對短期趨勢預測有較高的精度。通過對石墨烯行業發展的預測為政策引導和系統規劃提供參考。

1、資料與方法

1. 1　資料來源

       對象為中國石墨烯行業市場規模、相關企業注冊量以及專利申請量等相關數據來自佰騰網、智研咨詢和華經產業研究院整理，最終運用SPSSPRO對2016?2022年數據進行分析。

1. 2　研究方法

        鄧聚龍教授最早提出的灰色預測模型由單一變量一階微分方程構成，是最常用的一種灰色預測模型。主要建模步驟為通過對原始序列進行累加生成具有指數增長規律的序列，然后構建微分方程還原

預測模型，最終通過后驗差比值（C）和小誤差概率（P）兩個指標檢驗模型精度的過程。

  根據原始數列，生成一次序列，X⁽¹⁾={ x⁽¹⁾(1)，x⁽¹⁾(2)，. . .，x⁽¹⁾(n)}。規定 x⁽⁰⁾(0)=0，構建微分方程dx⁽¹⁾ /dt+ax⁽¹⁾=b，解出a、b的值，GM（1，1）預測模型：

x⁽¹⁾( k + 1)=( x⁽¹⁾(0) - b/a ) e^-ak +b/a，k=0，1?，n - 1

2、結 果

2. 1　中國石墨烯行業總體發展情況

 得益于近年來我國新能源、半導體等產業的迅速發展，石墨烯的需求量也隨之不斷增長，推動了行業規模的持續擴張。如圖1所示，2022年我國石墨烯行業市場規模335億元，同比增長26. 4%。從行業企業情況來看，隨著我國石墨烯產業的向好發展，石墨烯相關企業注冊量也隨之快速增長。從2016年的1547家增長至 2022年的 14682家。從行業專利申請量情況來看，總體呈現先增加后降低的趨勢，截至2022年，我國石墨烯行業專利申請量為15672件。

                                                   圖1  2016?2022年中國石墨烯行業發展趨勢

                                                   表1  市場規模GM（1，1）模型擬合預測結果

2. 2　中國石墨烯行業發展趨勢預測

2. 2. 1　市場規模發展趨勢預測

       首先，對時間序列進行級比檢驗，若所有的級比值均位于區間（e^（?2/（n+1）），e^（2/n+1））內，說明數據適合模型構建，平移轉換后序列的所有級比值均位于區間（0.779，1.284）內，說明平移轉換后序列適合構建灰色預測模型。對2016?2022年的數據建立模型后（表1），其中發展系數 a的值為?0.100，灰色作用度b為349.713，后驗殘差比為0.004，說明模型精度高，且模型平均相對誤差為2.394%，意味著模型擬合效果良好。

 根據模型預測結果（圖2及表2）所得，未來中國石墨烯行業市場規模呈穩步上升趨勢，目前，我國石墨烯產業化發展的勢頭很猛，各地企業積極投建石墨烯項目，隨著行業規模的不斷擴大，下游應用的不斷延伸，更加推動了石墨烯行業的快速發展。

                                                圖2　市場規模模型擬合預測效果圖

                                                 表2　市場規模模型預測結果表

2 .2. 2　相關企業注冊量發展趨勢預測

 進行平移轉換后序列的所有級比值都位于區間（0. 779，1. 284）內，說明平移轉換后序列適合構建灰色預測模型。如圖 3和表 3所示，發展系數 a的值為?0. 125，灰色作用度 b為 12899. 056，后驗殘差比為0. 064，說明模型精度高。

 我國建立了全球第1、第2條規模化量產石墨烯產線，石墨烯企業約占全球3/4，以中小創企業為主。石墨烯已上升為戰略級產業，各項政策和產業基金支持力度大，根據GM（1，1）模型預測情況，石墨烯相關企業注冊量未來將持續增加，表明企業正成為我國石墨烯產業的創新主體（表4）。

                                                  圖3　相關企業注冊量模型擬合預測效果圖

                                                                表3　相關企業注冊量GM（1，1）模型構建情況

                                                  表4　市場規模模型預測結果表

2. 2. 3　專利申請量發展趨勢預測

         相關數據平移轉換后序列適合構建灰色預測模型（表5）。發展系數a的值為?0.017，灰色作用度b為19746.004，后驗殘差比為0.413，模型精度合格，模型平均相對誤差為7.47%，意味著模型擬合效果良好。

  在全球各國爭奪的石墨烯技術領域內，中國研究機構和公司擁有其中超過 60% 專利，已經掌握了石墨烯技術的命脈，隨著石墨烯相關技術不斷發展，越來越多的申請人參與到石墨烯行業中，石墨烯專利申請人集中度下降趨勢十分明顯，結合圖4顯示，我國石墨烯專利申請數量在2018年達到更大值后增速下降，說明我國在研發石墨烯技術上已經相對成熟，該領域產業壟斷程度越來越低，企業間的競爭十分激烈。

                                                   表5　專利申請量GM（1，1）模型擬合預測結果

                                                  圖4　專利注冊量模型擬合預測效果圖

3、結論與展望

        我國是全球石墨烯研發、生產企業數量最多的，但由于部分企業沒有找到合適的盈利模式，將面臨巨大的投資風險，而實現規模化生產可以有效解決成本問題。根據灰色預測模型結果顯示，石墨烯行業企業數量和市場規模將逐年增加，未來應給予企業更多政策支持和產業資金的持續投入，加速推動我國石墨烯規模化生產的進程，催生一批高速增長的石墨烯企業。同時，我國石墨烯產品正處于市場導入階段，市場占有率在整個導入期是一個變數。目前，石墨烯雖然已經走出了實驗室，但是大規模商業化應用仍然面臨著很多制約因素，未來5?10年，隨著技術的不斷發展和成熟，市場將進入高速發展期，石墨烯商業化應用將不斷得到推廣和應用。隨著企業與高校院所的協作不斷深化，我國石墨烯制備工藝不斷提升，量產技術穩步提高。隨著創新主體自主結合，產業化進程加速，未來石墨烯仍處于專利技術的成長期，技術進步將催生巨大的市場空間。

摘錄自《應用化學》第40卷第12期，如有侵權請告知刪除。