2017年世界石墨烯創(chuàng)新大會將于7月6日在常州舉行。大會邀請諾貝爾獎獲得者等國內(nèi)外專家縱論石墨烯發(fā)展最新態(tài)勢,,并集中展示石墨烯產(chǎn)業(yè)的先進(jìn)科研和應(yīng)用成果,。石墨烯被稱為“黑金”,今年是石墨烯產(chǎn)業(yè)化的元年,,各種下游應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化成果層出不窮,,在政策的支持下,石墨烯產(chǎn)業(yè)將在未來的1-2年內(nèi)迎來質(zhì)變,,在產(chǎn)業(yè)和資本端迎來雙突破,,建議關(guān)注在石墨烯領(lǐng)域率先布局的公司,如寶泰隆,、東旭光電,、道氏技術(shù)、德爾未來等,。
石墨烯行業(yè)利好不斷
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平面薄膜,,是一種只有一個碳原子厚度的二維材料,又叫做單原子層石墨,。作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大,、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料,,石墨烯被稱為“黑金”,是“新材料之王”,,極有可能掀起一場席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命,。
除世界石墨烯創(chuàng)新大會即將召開外,最近石墨烯行業(yè)也利好不斷,,研發(fā)亮點(diǎn)頻出,,未來發(fā)展不可限量,。在國內(nèi),上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究發(fā)現(xiàn),,在絕緣體上制備石墨烯使用鍺薄膜做催化劑,,可制備出高質(zhì)量單層石墨烯材料,解決了使用其他金屬催化劑引入金屬沾污的問題,,該項研究為獲得晶圓級絕緣體上石墨烯奠定了基礎(chǔ),,有助于推動石墨烯材料在微電子領(lǐng)域的應(yīng)用。蘭州大學(xué)張強(qiáng)強(qiáng)教授等人開展了基于仿生機(jī)制三維石墨烯超材料自然干燥可控制備,、可調(diào)控泊松比效應(yīng)探索,、微界面調(diào)變超絕熱特性,首次實現(xiàn)了常溫常壓條件大尺度制備三維石墨烯材料的自然干燥技術(shù),,對于石墨烯材料的低成本,、大尺度、大規(guī)?;a(chǎn)應(yīng)用具有重要意義,。在海外,在最新的基于石墨烯的創(chuàng)新中,,美國麻省理工學(xué)院工程師團(tuán)隊利用這種材料研發(fā)出一種新型膜材料,,可以過濾溶液中的納米級分子,速度比目前的透析系統(tǒng)快10倍以上,,從而徹底改變了透析過程,。
下游應(yīng)用多點(diǎn)開花
中國在石墨烯制備領(lǐng)域也取得了產(chǎn)業(yè)化的突破。2013年5月,,國內(nèi)首條年產(chǎn)量達(dá)3萬平方米的石墨烯薄膜生產(chǎn)線在江蘇常州投產(chǎn),。目前我國石墨烯企業(yè)已超過百家,并在常州,、無錫,、青島、深圳等地形成產(chǎn)業(yè)集群,。從產(chǎn)品上來看,,其生產(chǎn)產(chǎn)品大多數(shù)作為石墨烯電池的導(dǎo)電劑、涂料,、導(dǎo)熱膜使用在這些企業(yè)中,,中端單層高純度小尺寸石墨烯逐漸實現(xiàn)小規(guī)模生產(chǎn),單層高純度大尺寸石墨烯還處于研發(fā)初期階段,。
未來幾年內(nèi),,石墨烯將主要用于導(dǎo)電油墨、防腐涂料,、散熱材料,、鋰電池,、超級電容等五大領(lǐng)域。1)在導(dǎo)電油墨上,,石墨烯兼容性強(qiáng),,可在塑料薄膜、紙張及金屬箔片等多種基材上實現(xiàn)印刷,,具有較大的成本優(yōu)勢,;2)防腐涂料中添加石墨烯后,能夠形成穩(wěn)定的導(dǎo)電網(wǎng)格,,有效提高鋅粉的利用率,,目前我國石墨烯新型防腐涂料已應(yīng)用于海上風(fēng)電塔筒的防腐等相關(guān)產(chǎn)品并在各類防腐領(lǐng)域應(yīng)用;3)在散熱材料上,,石墨烯導(dǎo)熱片的導(dǎo)熱快,、可折疊等性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于石墨片,極佳的散熱材料如熱導(dǎo)纖維,、熱導(dǎo)塑料等,,并且技術(shù)難度小、工藝相對成熟,,存在快速進(jìn)入市場的機(jī)會,;4)在鋰電池上,石墨烯在正極材料中作為導(dǎo)電添加劑,,來改善電極材料的導(dǎo)電性能,,提高倍率性能和循環(huán)壽命。5)在超級電容上,,石墨烯的電導(dǎo)率高,、比表而積大、且化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,,表而更有效的釋放,,有利于電子的滲透和運(yùn)輸,更加適合作為超級電容器電極材料,。目前我國已經(jīng)實現(xiàn)石墨烯超級電容器的投產(chǎn),。
未來千億規(guī)模,中國或占主導(dǎo)
從市場規(guī)???,目前全球石墨烯年產(chǎn)能已達(dá)到百噸級,業(yè)內(nèi)預(yù)計未來五年到十年,,石墨烯年產(chǎn)能將達(dá)到千噸級,。預(yù)計全球石墨烯應(yīng)用市場2020年將成長至1000億元的規(guī)模,,中國在全球石墨烯市場上占據(jù)主導(dǎo)地位,。中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟預(yù)計,,到2020年,石墨烯產(chǎn)業(yè)化規(guī)模將取得突破,。其中,,新能源行業(yè)的鋰電池和超級電容市場規(guī)模將突破534億元。在電子信息行業(yè)的柔性顯示和可穿戴領(lǐng)域,,市場規(guī)模將突破267億元,。在熱管理領(lǐng)域,電子產(chǎn)品散熱膜,、LED散熱材料,、石墨烯發(fā)熱膜等市場規(guī)模將突破341億元。
從石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈上看,,上游主要是石墨烯設(shè)備制造,,中游是石墨烯粉體+薄膜生產(chǎn),下游是石墨烯終端應(yīng)用,。最先受益的是石墨烯設(shè)備,、石墨烯薄膜生產(chǎn)以及石墨烯鋰電池。最好的商業(yè)模式是可以將石墨烯粉體+薄膜生產(chǎn)以及石墨烯應(yīng)用相結(jié)合的模式,,能夠形成閉環(huán),,同時可以控制石墨烯質(zhì)量。
從產(chǎn)業(yè)政策上看,,我國連續(xù)出臺了石墨烯相關(guān)政策,,不斷推動石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。自2012 年工信部《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中被首次被列為前沿材料以來,,石墨烯得到了國家層面的重大支持,,領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)扶持政策層出不窮。石墨烯也被《中國制造2025》列為戰(zhàn)略前沿材料之一,。2015年出臺了《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》,,并在全球率先啟動了石墨烯國家標(biāo)準(zhǔn)制定工作。此外,,《納米材料十三五重點(diǎn)專項》,、《國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》、《關(guān)于加快新材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的指導(dǎo)意見》都重點(diǎn)提及了石墨烯新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展,。2016年7月30日,,國家石墨烯材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟在成都掛牌成立,這是國內(nèi)首個“國字頭”石墨烯材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,,將快速推進(jìn)我國十三五期間石墨烯的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,。2017年工信部《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》中明確提出突破石墨烯材料規(guī)模化制備和微納結(jié)構(gòu)測量表征等共性關(guān)鍵技術(shù),構(gòu)建若干石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈,,形成一系列產(chǎn)業(yè)集聚區(qū),。