① 石墨烯未來的發展趨勢有哪些
石墨烯的研究與應用開發持續升溫,石墨和石墨烯有關的材料廣泛應用在電池電極材料、半導體器件、透明顯示屏、感測器、電容器、晶體管等方面。鑒於石墨烯材料優異的性能及其潛在的應用價值,在化學、材料、物理、生物、環境、能源等眾多學科領域已取得了一系列重要進展。
研究者們致力於在不同領域嘗試不同方法以求制備高質量、大面積石墨烯材料。並通過對石墨烯制備工藝的不斷優化和改進,降低石墨烯制備成本使其優異的材料性能得到更廣泛的應用,並逐步走向產業化。
中國在石墨烯研究上也具有獨特的優勢,從生產角度看,作為石墨烯生產原料的石墨,在我國儲能豐富,價格低廉。正是看到了石墨烯的應用前景,許多國家紛紛建立石墨烯相關技術研發中心,嘗試使用石墨烯商業化,進而在工業、技術和電子相關領域獲得潛在的應用專利。
如歐盟委員會將石墨烯作為「未來新興旗艦技術項目」,設立專項研發計劃,未來10年內撥出10億歐元經費。英國政府也投資建立國家石墨烯研究所(NGI),力圖使這種材料在未來幾十年裡可以從實驗室進入生產線和市場。
石墨烯有望在諸多應用領域中成為新一代器件,為了探尋石墨烯更廣闊的應用領域,還需繼續尋求更為優異的石墨烯制備工藝,使其得到更好的應用。
石墨烯雖然從合成和證實存在到今天只有短短十幾年的時間,但是已成為今年學者研究的熱點。其優異的光學、電學、力學、熱學性質促使研究人員不斷對其深入研究,隨著石墨烯的制備方法不斷被開發,石墨烯必將在不久的將來被更廣泛地應用到各領域中。
石墨烯產業化還處於初期階段,一些應用還不足以體現出石墨烯的多種「理想」性能,而世界上很多科研人員正在探索「殺手鐧級」的應用,未來在檢測及認證方面需要面對太多挑戰,有待在手段及方法上不斷創新。
制備方法
1、撕膠帶法/輕微摩擦法
最普通的是微機械分離法,直接將石墨烯薄片從較大的晶體上剪裁下來。2004年,海姆等用這種方法制備出了單層石墨烯,並可以在外界環境下穩定存在。典型制備方法是用另外一種材料膨化或者引入缺陷的熱解石墨進行摩擦,體相石墨的表面會產生絮片狀的晶體,在這些絮片狀的晶體中含有單層的石墨烯。
但缺點是此法利用摩擦石墨表面獲得的薄片來篩選出單層的石墨烯薄片,其尺寸不易控制,無法可靠地製造長度足供應用的石墨薄片樣本。 2016年, 中國科學家張錦英等發明了一種簡單高效的綠色剝離技術, 通過 「球-微球」間柔和的滾動轉移工藝實現了少層石墨烯(層數3.8±1.9)的規模化制備。
2、碳化硅表面外延生長
該法是通過加熱單晶碳化硅脫除硅,在單晶(0001)面上分解出石墨烯片層。具體過程是:將經氧氣或氫氣刻蝕處理得到的樣品在高真空下通過電子轟擊加熱,除脫氧化物。
用俄歇電子能譜確定表面的氧化物完全被移除後,將樣品加熱使之溫度升高至1250~1450℃後恆溫1min~20min,從而形成極薄的石墨層,經過幾年的探索,克萊爾·伯格(Claire Berger)等人已經能可控地制備出單層或是多層石墨烯。
在C-terminated表面比較容易得到高達100層的多層石墨烯。其厚度由加熱溫度決定,制備大面積具有單一厚度的石墨烯比較困難。
3、金屬表面生長
取向附生法是利用生長基質原子結構「種」出石墨烯,首先讓碳原子在1150℃下滲入釕,然後冷卻,冷卻到850℃後,之前吸收的大量碳原子就會浮到釕表面,鏡片形狀的單層的碳原子「孤島」布滿了整個基質表面,最終它們可長成完整的一層石墨烯。第一層覆蓋80 %後,第二層開始生長。
底層的石墨烯會與釕產生強烈的相互作用,而第二層後就幾乎與釕完全分離,只剩下弱電耦合,得到的單層石墨烯薄片表現令人滿意。
但採用這種方法生產的石墨烯薄片往往厚度不均勻,且石墨烯和基質之間的黏合會影響碳層的特性。另外彼得·瑟特(Peter Sutter)等使用的基質是稀有金屬釕。
以上內容參考網路-石墨烯
② 我國石墨烯行業的發展前景知多少
石墨烯是一種新型納米材料,於2004年被製造出來,是世界上最硬的、柔韌性最強的材料。由於性能優良、功能眾多,能廣泛應用於鋰電池、能源裝備、交通運輸、航空航天等領域。
參考《中國石墨烯行業深度市場調研與投資戰略規劃分析報告》顯示,2016年石墨烯產值將達30億元,是2015年6億元的五倍;到2018年,石墨烯產值達到100億元。
盡管前景十分可觀,但受制於產量、實質性應用產品缺乏等因素,石墨烯商業化應用始終沒有得到大的突破。而相關研究熱度不減,呈現出研發與應用不匹配的局面。
2011年,國內關於石墨烯相關論文發表數量為278篇,到2015年時已增至1239篇。可見,對石墨烯的研究一直在大幅增長,而石墨烯產值變動卻不明顯。
我國對石墨烯的研究,在2013年之後開始有大的突破。2015年開始,政府對石墨烯的關注度大幅提升,商界、學術界對石墨烯的熱情日益高漲,產業化應用曙光方逐漸顯現。
③ 目前石墨烯產品銷量怎麼樣
石墨烯行業回歸理性發展
從近乎熱得發燙,到如今一片冷靜,石墨烯產業只用了兩三年的時間。「資本市場也在熱炒石墨烯概念股,在2017年-2018年上半年,石墨烯概念股非常之火,而在各行各業,石墨烯概念炒作不絕於耳。」一位熟悉石墨烯行業的分析人士告訴記者:「各地興建石墨烯產業園,前幾年就連個別縣級行政區也要建立石墨烯產業園,甚至會出現如果不做石墨烯,項目都無法成立的狀況。」
在上述人士看來,這種情況下,石墨烯的發展很有可能重蹈納米材料的覆轍,在基礎研究未跟上節奏的情況下,技術含量較低的產業化進程先行先試,小企業扎堆兒進入行業,當熱度最終褪去,行業回歸理性,難免會面臨無人問津的境遇。
7月4日,中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟秘書長李義春表示:「目前國內石墨烯存在原始性創新缺乏的問題,盡管專利數量多,但多為從1到N,從0到1的突破仍然匱乏,另外政府科技專項投入不足,缺失長遠的戰略布局。而由於國內從事石墨烯生產的企業基本為中小企業和初創企業,資金投入較為有限,且缺乏行業示範效應,因此在石墨烯行業頭部企業引領和帶頭作用不足;另一方面國有大型企業也缺乏創新動力,存在『等待摘桃子』的心理。」
利好政策助推石墨烯產業做大做強
2015年10月,《關於加快石墨烯產業創新發展的若干意見》出台,提出要加大政策扶持、加強融資引導、完善標准規范體系等措施,以期推動石墨烯產業做大做強。
在隨後的幾年間,中國的石墨烯產業園區以及石墨烯基地在各地開花,黑龍江、青島、江蘇、寧波、福建、四川等地紛紛出台石墨烯相關的專項政策,而冠以「石墨烯」之名的民用產品,如石墨烯面膜、石墨烯圍巾等不斷出現。
但在行業快速發展的過程中,從目前的產業應用層面看,石墨烯並未發展成「新材料之王」,而是長期處於「工業味精」的狀態,即通過少量的添加增強主體材料的性能,並不能發揮主要的作用。大多數產品屬於利用石墨烯與原有材料結合來提升產品性能,技術門檻較低,同質化嚴重。
中國建築金屬結構協會輻射供暖供冷委員會電供暖專家組專家王安生對經濟觀察報表示:「比如說,我在炒菜的過程中添加了味精,總不能說自己炒了盤味精吧?」
經濟觀察報獲悉,目前行業的相關的規范也在制定中。以石墨烯產品的命名為例,中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟去年發布了《含有石墨烯材料的產品命名指南》的團體標准,規定了石墨烯材料相關新產品的命名方法。辦法規定產品名稱描述應以特徵、用途相結合的命名方式,便於消費者辨識。
同時,規定產品命名不應有誇大、虛假內容,不應使用「衍生特性或衍生用途」進行命名,如「石墨烯減肥腰帶」「石墨烯理療護具」等。中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟也正在牽頭頭部企業進行團體標準的制定。
中國石墨烯行業發展現狀分析
相關企業統計數據顯示,國內石墨烯的行業集中度較低,基本上仍處於完全競爭的階段,產業規模尚不及預期。據前瞻產業研究院發布的《中國石墨烯行業戰略規劃和企業戰略咨詢報告》統計數據顯示,截止至2017年,中國石墨烯產業規模達到70億元,較2015年增長了10倍還多,2018年中國石墨烯市場規模有望達到280億元,未來五年年均復合增長率約為70.48%,發展勢頭十分迅猛。排名前十的企業如青島昊鑫、東旭光電、東莞鴻納的收入合計為7.44億,市場佔有率僅為12.4%,
2015-2018年中國石墨烯行業市場規模統計情況及預測
數據來源:前瞻產業研究院整理
從專利數量及年度分布角度來看,自2009年的209件起逐年攀升,至2017年達到13371件的峰值,而後回落至2018年的7432件。
從區域上看,目前中國石墨烯產業主要分布在六大區域,即東北、京津冀、長三角、珠三角、西部地區以及海西。從數量上來看,根據CGIA
Research數據統計,2017年工商注冊營業范圍涉及石墨烯企業數量為4800餘家。其中,實際從事石墨烯制備和應用的企業有900餘家,65%為中小企業。
其中,長三角地區以2362家的數量占據「半壁江山」,珠三角以829家的數量次之,占總體企業數的20%,隨後則是京津冀地區,574家占總體數量的12%。全國各地已有30多家在建或已建的石墨烯研究院或產業基地。
王安生認為,上述情況成為目前石墨烯概念的炒作甚囂塵上的原因之一,且由於目前石墨烯在電採暖行業的應用更為廣泛,因此亂象更為明顯。「不少地區的政府招標文件明文規定招標石墨烯電熱膜、石墨烯電熱板,顯然沒有經過技術論證。」
在煤改電進程中,一些地方政府在招標文件上明確寫出石墨烯電熱膜、電熱板,也在一定程度上起到了推波助瀾的作用。據了解,一些企業為了參與其中,只好「聲稱」自己的產品中添加了石墨烯;另一些初創企業對技術路徑並不了解,但已經參與了這個行業,不得不繼續下去。但實際上,目前低溫輻射電熱膜的產品標准正在修編過程中,石墨烯電熱膜採暖的相關產品標准目前並未納入其中,還在討論的過程中。
清潔能源替代近幾年是很大的增量市場,相關企業在接受記者采訪時表示,以採暖行業為切入口,一方面是看中了市場規模;另一方面民用化程度高,替換率高,更方便進行石墨烯產品的市場化推進。相比於石墨烯電容器對於產品的性能穩定檢測的時間更長。
牛墨科技CEO楊悅仁表示:「根據觀察,我們的施工工藝和宣傳資料一旦印發就很容易被模仿,一般這些企業的存活時間在半年至一年,大部分是在2017年或者2018年成立,有些企業也會通過變更名稱和營業范圍的方式作掩飾,甚至有之前做食品設備的企業通過這種方式搖身一變進入石墨烯行業。」
一般情況下,通過向上追溯就可以篩除掉一大部分資質欠缺的企業,另外由於無法保障售後,這些企業半年或一年時間就會更換一批,需要換盤經營。此外也可以通過其是否參與過較大的地產項目以及政府項目的合作從側面考核這些公司的資質。
發展回歸理性 需求決定
上述局面的形成與中國石墨烯產業的發展路徑不無關系。據李義春總結,不同於國外以國家投入為主,大企業較多,瞄準高端領域布局的「自上而下」發展模式,國內石墨烯產業的發展主要由市場驅動,更為聚焦傳統產業的提升。基礎理論的研究主要由科研項目支持,資金投入則以民間為主,地方政府的支持力度較大。這樣也決定了國內石墨烯產業的發展缺乏長期的投入周期以及相應的穩定性。
新奧石墨烯技術有限公司總經理李金來對經濟觀察報表示:「第一個階段是誰制備出了石墨烯就了不起,但現在更需要注意的是做出來之後,怎麼去使用。」據了解,新奧目前從產業化應用的角度出發,正從具有有巨大市場規模的傳統產業去找突破口。如煤礦管道、電子載帶、地暖管等在國內具有轉型升級的痛點,其規模對於民營企業而言也十分可觀。
從較為通俗的角度來看,有人認為將金剛石「壓扁」就是石墨烯,不過從其標準定義來看,石墨烯是一種由碳原子以Sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的單原子厚度薄膜。
但在石墨烯的應用層面,鮮有人用石墨烯的學術理論來進行應用,基本上將其統稱為「石墨烯產品」。這就意味著在應用層面已經認識到了石墨烯的缺陷以及范圍,基於此才能進行更為准確的定義。
據國家標准化管理委員會的規定,石墨烯按層數可分為單層石墨烯、雙層石墨烯和多層石墨烯,石墨烯的性能隨著層數的疊加而逐步遞減,一般超出10層之後幾乎喪失了性能優勢。
李金來告訴記者:「石墨烯材料的制備還是根據應用決定,比如說我們要做1-2層的,是為了做導電用,5層左右是為了導熱用。那麼從公司來講,我們想還是要盡量低成本制備。」
7月4日,北京石墨烯技術研究院院長王旭東表示:「需要明確的是,石墨烯產品要區別石墨烯的科學定義,並應與石墨烯的應用相結合,要存在一一對應的關系,才能確保產品更好地應用。到目前國內外從應用角度而言,只將石墨烯的性能發揮到了5%-10%,如果能發揮至50%,將帶來更大的進步,現階段石墨烯是在復合化時代最為主流的技術,主要以石墨烯粉體為主,能夠跟很多材料相結合,因此石墨烯成為了平台性技術,即為一般供應技術,技術突破後即可在平台上根據應用場景生成不同的應用。」
石墨烯產業的發展正在回歸理性。據了解,現階段石墨烯產品的應用場景主要聚焦在航空、航天、能源、交通以及海洋工程等方面,以石墨烯鋁合金電纜為例,石墨烯鋁導線可以降低輸電損耗5%以上,該項成果已經通過工信部組織的成果鑒定。
業內分析認為,未來在高端應用方面,隨著石墨烯薄膜器件技術成熟,石墨烯多晶薄膜將被應用於電子信息與生物醫葯領域,更進一步地,石墨烯單晶薄膜則將用於高性能計算以及人工智慧領域。
④ 為什麼說石墨烯會成為下一個萬億級的產業
它性能優異,應用領域廣泛,是比較有潛力的一種新材料。它存在於自然界,只是從技術上剝離出單層結構稍有難度。它擁有其他材料沒有的特殊性能,如優異的電學性能,出色的機機械性能,極高的導熱性,優異的阻隔性能等。因此,被成為新材料之王。這介紹看著是挺牛逼的,只是很多技術還有待突破,效果是不是真的那麼好還有待驗證。
從數據統計上看,實際開展石墨烯相關業務的企業目前在2600左右,上游企業有1400家左右,中游有200家左右,下游有600家左右。但在A股中相關的上市公司寥寥無幾,多數都是以收購的方式布局,基本找不到主營佔比權重很大的石墨烯上市公司。
⑤ 石墨烯的未來市場究竟如何
石墨烯是一層石墨。值得一提的是,它的晶體結構是二維的。換句話說,石墨烯中的原子是平的,就像桌子上的檯球。就像石墨一樣,每一層石墨烯都是由碳的六邊形「環」構成的(像許多苯環連在一起,只有更多的碳原子取代了邊緣的氫原子),形成了蜂窩狀的外觀。因為這些層本身只有一個原子高,所以你需要一堆大約300萬個這樣的層來製作石墨烯1mm厚!。
石墨烯是一種令人驚奇的純物質,這主要歸功於它簡單有序的結構,它的結構是緊密的,有規律的,原子結合的,碳是非金屬的,所以你可能希望石墨烯也是一種。事實上,它更像一種金屬(盡管它導電的方式非常不同),這使得一些科學家將其描述為半金屬或半導體(導體與絕緣體之間的一種材料,如硅和鍺)。即便如此,也要記住石墨烯是非常特殊的,而且很可能是獨一無二的。
「石墨烯」一詞有時與「碳納米管」或「碳納米管」互換使用。碳納米管就是它們聽起來的樣子:石墨烯薄片被捲成納米管。管的壁是一個單一的原子厚度,但是管整體比普通的線性石墨烯更穩定,對其他物質的反應更少。許多研究人員已經發現使用CNT技術取得了更大的成功,但由於碳納米管是由石墨烯製成的,許多最有前途的應用仍然被製造中基本的低效率所阻礙。
這是一個已知的結論,石墨烯將改變世界——唯一的問題是它是否會直接或間接地改變世界。實際上,以石墨烯技術來影響世界的市場,肯定會出現在卡片上。但也很容易想像,針對每個特定的石墨烯類應用程序量身定製的各種特定的石墨烯類材料,平均可以打敗石墨烯本身。盡管如此,即使所有的材料都能激發新一代的二維材料科學,在塑造現代科技的面貌方面,它也將是極其重要的。
如果你曾經用軟鉛筆(類似於4B)亂畫過,你就會知道石墨是非常柔軟的。這是因為碳棒內部的碳層很容易被刮掉。但是這些層中的原子緊密相連,就像碳納米管(和石墨不一樣),石墨烯超級強——甚至比鑽石還強!石墨烯被認為是迄今為止發現的最強的材料,比鋼強200倍。引人注目的是,它既硬又有彈性(像橡膠一樣),所以你可以用驚人的數量(它的原始長度的20-25%)來拉伸它,而不破壞它。這是因為石墨烯中碳原子的平面可以相對容易地彎曲,而不需要原子的分裂。
沒有人知道該如何處理石墨烯的超強性能,但一種可能的可能性是將其與其他材料(如塑料)混合,使復合材料變得更結實、更結實,而且比我們現在所擁有的任何材料都更薄更輕。
透明,導電,超薄石墨烯薄膜,作為無所不在的金屬氧化物玻璃電極用於固態染料敏化太陽能電池的替代品。這些石墨烯薄膜是由脫落的石墨氧化物製成,其次是熱還原。所獲得的薄膜具有550 S/cm的高電導率和超過70%以上的透明度,超過10003000 nm。此外,它們還顯示出高的化學和熱穩定性,以及具有可調潤濕性的超聲表面。想像一輛有超強、超薄、超輕塑料車身的汽車,用石墨烯加固;這就是我們所設想的,在未來被這種神奇的材料所顛覆的東西
⑥ 石墨烯行業前景無限 具體投資機會有哪些
目前有關石墨烯的專利技術主要集中下述方面:石墨烯的制備;石墨烯用作鋰離子電池電極材料、太陽能電池電極材料等;石墨烯用於制備半導體器件;石墨烯用於制備復合材料等;石墨烯用於制備觸摸屏、透明電極;石墨烯用於感測器;石墨烯用於結構材料及石墨烯在晶體管和半導體領域的研究。
具體的投資機會很多很多,細分市場太多了。舉個例子,消費升級是一個大趨勢,南方冬季採暖越來越普及。石墨烯採暖於是成了一個好的投資機會。熊爸爸石墨烯溫暖屋針對南方、北方冬季採暖不同,開發了不同的產品,受到了市場的一致歡迎。
⑦ 石墨烯未來5年的應用前景怎麼樣
石墨烯現在局限於生產的成本和技術,還不能大范圍的應用,不過隨著技術改進和突破,未來應用前景肯定很好!
我也是打算做這方面的研究,或許我們可以探討
⑧ 石墨烯得發展前景如何 值得投資嗎
在我做研究的人的角度來看,離應用遠著,但是很多化工產品早就用到石墨粉或者石墨薄片了,但是假如你包裝一下也可以叫做石墨烯,哄哄投資人。
⑨ 石墨烯行業發展現狀如何
石墨烯概念受到追捧
近年來,石墨烯概念受到追捧。石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料,是新材料產業的先導,帶動傳統製造業轉型升級。據悉,中國是世界第二大石墨資源國,主要分布在黑龍江、內蒙古和山東等省區。
未來中國石墨烯行業3000億市場規模
石墨烯作為新材料產業的先導,在帶動傳統製造業轉型升級,培育新興產業增長點,推動大眾創業、萬眾創新的作用越來越顯著。據前瞻產業研究院發布的《中國石墨烯行業戰略規劃和企業戰略咨詢報告》統計數據顯示,截止至2017年,中國石墨烯產業規模達到70億元,較2015年增長了10倍還多,2018年中國石墨烯市場規模有望達到280億元,未來五年年均復合增長率約為70.48%,發展勢頭十分迅猛。預測2019年中國石墨烯市場規模將達560億元。2020年中國石墨烯行業市場規模將突破千億元。未來五年(2019-2023)年均復合增長率約為56.39%,預測在2023年中國石墨烯市場規模將突破3000億元,達到3350億元左右。
2015-2023年中國石墨烯行業市場規模統計情況及預測
數據來源:前瞻產業研究院整理
中國石墨烯行業發展短板分析
——面臨產業化難題
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,主要包括技術、市場、成本三大制約瓶頸。
首先是技術問題。包括制備、分散、應用和環保等關鍵技術和裝備都尚未突破。雖然目前石墨烯制備技術已經有20多種,但規模化、低成本、高品質和大尺寸的宏量制備技術尚未取得實質性突破,難以滿足工業化量產的需求。材料的分散技術,以及與下游工藝、工程化應用相結合的技術等都還制約著產業化進程。
其次是市場問題。雖然目前各種應用產品層出不窮、百花齊放,但是缺乏真正的高品質、高附加值和體現石墨烯獨特性能的殺手鐧級產品,絕大多數是對傳統材料進行改性或者努力替代已經成熟的材料,經過改性後的材料性能提升並不明顯,或者石墨烯並不是非添加不可,個別甚至在添加之後出現不良後果,難以得到市場認可。一些研究機構或企業號稱取得了突破進展,但也只不是做出了樣品或實驗室產品,根本沒有形成商品。目前大多數石墨烯生產企業還主要是給科研機構或下游應用企業提供石墨烯試用品。如果下游應用市場沒有激活,石墨烯就很難產業化。
最後是成本問題。目前大多數企業尚處於小批量生產的探索階段,還不能形成穩定的規模化生產能力,沒有資金的回籠;且企業前期的研發投入資金量大、周期長,應用市場沒有打開,所以不論是材料本身,還是應用產品的成本都很高,這都阻礙了石墨烯進一步走向市場。
2、關鍵技術有待突破
經過多年的自主研發,石墨烯的生產技術、工藝裝備和產品質量均取得重大突破,但是石墨烯規模化生產技術成熟度依然較低,普遍存在不同批次石墨烯產品質量不穩定、性質差異性大的問題。
石墨烯粉體方面,目前商業化的石墨烯產品普遍存在尺寸和層數不均勻、單層石墨烯含量低、比表面積遠低於理論值、沒有分級、成本高等問題,無法真正體現石墨烯的各種優異性能;結構完整的石墨烯表面不含有任何基團,與其他介質的相互作用較弱,很難分散於溶劑中,更難與其他有機或無機材料均勻地復合。
石墨烯薄膜方面,現有產品存在無法避免的因生長過程導致的結構缺陷和因轉移過程導致的表面污染,普遍電阻較高,無法應用在本應適合匹配其優異電學性能的領域。
在電子信息、生物醫葯、節能環保等戰略高技術領域方面,基本上已經被美、歐、韓、日所壟斷。特別是我國石墨烯企業基本上以小微企業和初創企業為主,資金投入匱乏、研發實力薄弱、市場開拓能力不強,在破解石墨烯技術瓶頸、推進石墨烯材料應用、擴大石墨烯產業規模方面力度不足。如果沒有良好的技術創新研發和成果轉移擴散機制,必將導致長期發展乏力。
3、應用市場有待拓展
石墨烯從發現至今僅有10多年時間,是一種比較「年輕」的材料。從應用現狀來看,石墨烯主要是實現了初步應用,大多數產品屬於利用石墨烯與原有材料相結合提升產品性能,技術門檻相對來說比較低,同質化情況比較嚴重。石墨烯下游應用產品雖然已經初步產業化,但是真正意義上的「殺手級」應用仍然沒有誕生。我國石墨烯產業的專利雖然眾多,但多數為本土專利申請,國外專利技術布局相對薄弱,極少數能被國外專利引用,且超過四分之三的專利來自於學術機構,企業在石墨烯研發方面的參與度還有待進一步提高,高價值高質量的核心專利不多,技術與市場之間的供需還不匹配,技術研發、轉移擴散和首次商業化鏈條還有待打通。
4、標准體系有待完善
石墨烯標准體系方面,目前石墨烯及其相關產業日益成為資本市場中炙手可熱的概念。但是由於標准體系建立時間短,立項的標准較少,石墨烯材料分類、術語、檢測方法等方面的國家標准、以及石墨烯產品的團體標准或行業標准都比較缺乏。致使市場上石墨烯相關產品魚目混珠,產品質量參差不齊的現象非常嚴重。很多企業實際根本不具備石墨烯規模化的生產能力,卻藉助石墨烯概念過度炒作,嚴重影響了石墨烯產業的良性發展。因此,我國亟待建立石墨烯標准體系,包括石墨烯資源、石墨烯應用、環境保護、加工設備等不同方面的標准體系覆蓋,以早日規范和指導石墨烯行業健康持續發展。
中國石墨烯行業發展趨勢分析
——國家及地方利好政策加速產業化進程
我國石墨烯的發展得到了國家和各級地方政府的大力扶持,自2012年起我國已經累計出台10多項石墨烯產業相關政策,並且支持力度仍在不斷加大。
2016年8月,國務院出台的《十三五國家科技創新規劃》明確重點發展以石墨烯等為代表的先進碳材料。2017年1月,工信部、發改委、科技部、財政部聯合發布了《新材料產業發展指南》,對石墨烯、超導材料等提出了任務要求,提出大力發展石墨烯產業。2017年4月,科技部發布《十三五材料領域科技創新》,明確指出了石墨烯碳材料技術發展領域:單層薄層石墨烯粉體、高品質大面積石墨烯薄膜工業制備技術,柔性電子器件大面積制備技術,石墨烯粉體高效分散、復核與應用技術,高催化活性炭及材料應用技術。
深圳、廣西、福建、四川、寧波、重慶、黑龍江、常州、無錫、寧波等地方政府均相繼出台了針對石墨烯產業的專項政策、發展規劃,並明確了未來的產業發展目標,廣西省還頒布了全國首個石墨烯系列地方標准以引導產業發展。隨著地方政府的積極介入,石墨烯產業已經初步形成政府、科研機構、研發和應用企業協同創新的「官產學研」合作對接機制,良性發展態勢有助於石墨烯企業充分享受地方政策、稅收優惠以及資金支持,未來產業化發展有望加速。
2、性能優良且應用前景廣闊
石墨烯具有許多先進材料所不及的優良性能。目前世界上納米材料的堅硬程度均不及石墨烯,其強度為鋼材的200倍;石墨烯具有多孔結構,比表面積為2630m2/g,可與活性炭相媲美;石墨烯具有優異的導熱性能,其導熱率與碳納米管不相上下;石墨烯還具有優良的導電性,常溫下的載流子遷移率能夠達到硅的100倍,是目前世界上電阻最小的材料;石墨烯對光線的吸收率僅為2.3%,可以用來製造顯示器的屏幕等設備。
石墨烯的應用領域十分廣泛。感測器領域,石墨烯在感測器領域已經得到廣泛的應用。石墨烯高反饋速度、極短的響應時間等特點極大的提升了感測器的各項性能,並能製作出功能不同的感測器。
儲能和新型顯示領域,石墨烯之所以能夠作為透明導電的電極材料,是因為其擁有極好的透光性和導電性,其在柔性觸摸屏、光板、太陽能電池板等方面得到了較多的應用。
半導體材料領域,因為石墨烯有極好導電性,所以石墨烯有望代替硅。其極低的電阻率可以有效降低電路板中的電感現象,增強電子計算機的性能,減少耗電。
生物醫學領域,石墨烯以及其衍生物在生物醫學領域起到了重要的作用。石墨烯具有易於固定蛋白質並保持其活性的特性,可以用來製作生物感測器。石墨烯的批量化制備難題如果能夠得到有效解決,其在很多領域都將有更加廣闊的應用及發展空間。
3、行業進入快速發展期
經過近幾年的蓬勃發展,石墨烯產業正從導入期步入到成長期階段,我國石墨烯產業已經從基礎材料研發向應用產品開發方向轉變,目前國內從事石墨烯應用產品開發的企業眾多,從上市公司到初創企業紛紛涉足石墨烯領域;石墨烯制備技術,如氧化還原法和CVD漸成主流,目前石墨烯產品價格具備工業化使用的條件;
另外,石墨烯在復合材料等領域的應用已日益成熟,市場增長快速,如手機觸摸屏、鋰離子電池、超級電容器以及增強塑料、防腐塗料、石墨烯溫控材料等復合材料領域;石墨烯屬於非標產品,瞄準高端應用市場,需要滿足下遊客戶定製化需求,與客戶關系密切,這也增加了市場的壁壘;近幾年來,圍繞石墨烯標准制定的工作也在緊鑼密鼓地進行著,標準的陸續出台亦將對石墨烯產業的快速健康成長發揮有力促進作用。
4、產業集群逐步擴大
從產業集聚度來看,國內目前的石墨烯公司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。其中,珠三角地區以深圳為核心,有著全國最好的石墨烯應用市場,在能源、新材料、電子信息、可穿戴設備、電動汽車等諸多領域產業集群發達。
京津冀石墨烯產業聯盟也在積極整合三地資源,加速推進低成本石墨烯及裝備技術的產業化進程,形成京津冀戰略性新興產業高地。山東地區的石墨烯產業主要集中在青島和濟寧兩地。經過幾年的發展,山東省已初步形成從石墨烯原材料、設備到應用領域的產業鏈雛形。
而江蘇作為國內較早發展石墨烯的省份,已形成「1+1+4」的產業創新格局,即以江蘇省石墨烯產業技術創新戰略聯盟為產學研合作載體,以江南石墨烯研究院、江蘇省產業技術研究院石墨烯材料研究所等為產業創新基地,在常州、無錫、泰州、南京四市形成石墨烯產業集群縱橫相連的產業創新布局。
浙江省寧波市作為國內最早開展石墨烯研發和產業化的地區之一,已在石墨烯技術創新與產業發展方面具備了顯著的先發優勢、深厚基礎和良好環境,在石墨烯微片和石墨烯薄膜的制備及應用領域均有多項突破,形成全鏈條發展模式。