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九点看法“把脉”中国石墨烯产业
作者:涂有龙 作者单位:满天星 所属类别: 2018-08-30 16:49:54 浏览:504
  一、规划政策重点布局
  2017年以来,科技部和工信部等多个国家部委均发布了石墨烯产业相关政策,支持石墨烯基础研发及产业化发展。科技部发布的《“十三五”材料领域科技创新专项规划》提出“重点发展单层薄层石墨烯粉体,高品质大面积石墨烯薄膜工业制备技术,石墨烯粉体高效分散、复合与应用技术”,明确重点发展石墨烯高水准、工业化制备及应用技术;工信部发布的《重点新材料首批次应用示范指导目录(2017年版)》指出“石墨烯薄膜、石墨烯改性防腐涂料、石墨烯导电发热纤维及石墨烯发热织物、石墨烯导静电轮胎、石墨烯增强银基电接触功能复合材料为前沿新材料”,重点攻关石墨烯共性关键技术。目前,已有20余省市在“十三五”规划中对石墨烯产业进行了布局,部分省市已出台石墨烯产业专项政策。各地政府通过引育企业人才、设立专项基金、支持重点项目建设、加大金融扶持力度、打造示范基地、搭建服务平台、建设标准体系以及统筹部门协作等方式助推石墨烯产业发展。这些政策都表明国家将石墨烯产业作为新材料产业发展的长期战略给予重点关注,支持力度极大,为发展石墨烯产业提供有力保障。
  二、市场规模高速增长
  2017年,石墨烯粉体及浆料市场销售额首次突破1亿元,且增长速度较快。中国石墨烯市场规模高速增长,有以下两点原因。首先,得益于中国政府政策的大力支持和部分公司转型升级需要,石墨烯制备及应用企业数量迅速增加。在已有相当市场基础的锂离子电池、触控传感器、涂料油墨和散热器件等领域市场份额持续扩大。其次,石墨烯的优异电学、热学及力学等性能和潜在价值正逐步被挖掘并推向市场,特别是在保温理疗产品和汽车润滑油等领域市场迅速打开,市场规模增速较快。
  三、四足鼎立集群分布
  目前我国石墨烯产业已初步呈现出四足鼎立的分布特征。环渤海地区以北京为代表,汇聚了北京大学和清华大学等世界一流高校和国际知名科研院所,聚集了20多个高水平研究团队,承担多项国家石墨烯重大科技专项课题任务,发表多篇核心文章和申请多项国家专利,是全国石墨烯产业智力核心。长三角地区是我国石墨烯发展的产业高地,占据了中国石墨烯产业规模的半壁江山。珠三角地区是全国石墨烯产业链配套基地,是我国石墨烯产业极为活跃的地区,同时也是石墨烯下游应用市场开拓较为迅速的地区之一。中西部地区石墨烯产业综合发展,该地区石墨矿产资源优势明显,部分地区基础设施良好,石墨烯企业多处于初创阶段,发展速度较快。
  四、产品市场格局初现
  目前石墨烯产品应用领域主要包括锂离子电池、触控传感器、涂料油墨、保暖理疗产品和改性橡胶等。作为新型锂离子电池正极最好的导电添加剂,石墨烯导电浆料受到行业热捧。随着石墨烯价格的降低和性能优化,未来石墨烯导电浆料市场将持续扩大。石墨烯触控传感器市场由于制备工艺和价格问题尚未打开,市场增速较慢。石墨烯作为添加剂可用于防腐涂料和导电油墨,下游市场增速较快。石墨烯发热膜在2017年刚刚投入市场,作为保暖理疗产品中低温发热源具有很大优势,市场前景广阔。石墨烯复合材料应用一直备受关注,目前有石墨烯导静电轮胎。石墨烯增强电线电缆已经投入市场。
  五、技术演进新意频出
  自石墨烯被发现以来,石墨烯技术发展迅速,频出新意。2017年7月,北京大学刘开辉教授与韩国基础科学研究院的丁峰教授及Rodney Ruoff教授合作研发得到大尺寸单层单晶石墨烯薄膜,突破米级单晶石墨烯薄膜制备技术,将促进柔性显示屏等产品的发展。2017年11月,三星高等技术研究所研究人员发明充电速度是传统锂离子电池的5倍、电池容量增加45%的石墨烯锂离子电池,该石墨烯锂离子电池可以在最高60℃下保持稳定,符合电动汽车的使用要求,有望在电动汽车中应用。2018年2月,清华大学微电子系任天令教授团队研究得到优异稳定性、高灵敏度和宽线性测量范围的石墨烯压力传感器,可应用于对人体各种生理数据的监测,从而对个人健康和医疗方面具有重要意义。积极探索新的石墨烯制备工艺及应用领域,技术演进频出新意。
  六、下游应用蓄势待发
  石墨烯产业发展最大的瓶颈在于下游应用尚未突破。目前有石墨烯散热大功率LED超极灯、石墨烯RFID和石墨烯润滑油等新产品进入市场。未来应用将在以下几个方面突破:柔性石墨烯显示屏因拥有高透光率、低电阻率、耐摔耐撞及可弯曲等特性备受关注,但目前受限于良品率不高及成本较高尚未量产,未来将广泛应用于智能穿戴和智能家居等领域;导电剂方面,石墨烯具有优异的电子传导性能,可以替代导电炭黑和碳纳米管等应用于锂离子电池、导电油墨等行业;防腐涂料方面,石墨烯具有特殊的片层共轭结构和优异的电学性能,可以利用石墨烯制备出同时具有物理和化学防腐性能的防腐涂料,目前已有产品应用于电力设施、船舶及石油化工装备等领域;导热方面,石墨烯具有极高的导热率和热辐射系数,优于碳纳米管、石墨导热膜、铝及银等材料,可应用于电子产品、LED灯等的散热材料;应加快石墨烯应用技术开发,拓展市场需求,促进石墨烯产业生态良性发展。
  七、制备瓶颈尚未突破
  目前,高品质低成本石墨烯制备方法瓶颈尚未突破。石墨烯粉体及浆料制备方法主要是氧化还原法,制得的石墨烯粉体及浆料存在较多的官能团和结构缺陷,纯度稍低,一定程度上限制了其在锂离子电池等领域的应用。另一种制备方法液相剥离法制得的石墨烯粉体及浆料虽然纯度高、性能较好,但产率较低、设备要求高,导致其制备成本较高。石墨烯薄膜的制备方法以化学气相沉积法为主,制备成本较高有两个主要原因:一是反应温度通常高达到700℃,能耗较大,用电成本较高;二是产品均匀性和层数难以控制,且在石墨烯转移到目标衬底过程中容易出现损坏,良品率较低,制备成本较高。石墨烯制备方法有待完善,进一步降低成本。
  八、企业竞争愈演愈烈
  随着石墨烯的产能持续扩张,石墨烯价格呈现下降趋势,企业竞争愈演愈烈。首先,随着越来越多企业投入到石墨烯制备和产品研发当中,企业数量发展迅速,势必导致企业竞争激烈。其次,随着石墨烯制备技术进一步完善、原料价格及制备成本下降,从中低端石墨烯到高端石墨烯价格均会有降价趋势,企业利润下降,企业生存压力增大。最后,石墨烯正处于技术研究阶段,应用与产业化亟待突破,目前没有统一的石墨烯规范和标准,石墨烯下游拳头应用尚未打开,部分市场不能保持有效可持续性,企业持续生存压力较大。
  九、投资并购日趋加剧
  石墨烯在锂离子电池、触控传感器和涂料油墨等领域具有广泛的应用前景,具有较高的投资价值,已成为部分上市公司转型升级、新兴产业培育及产业链延伸的重要战略布局方向。2017年3月,东旭光电收购上海申龙客车100%股权,其石墨烯基锂离子电池为上海申龙客车新能源汽车进行配套,形成从产到用的产业链闭环;2017年6月,常州第六元素收购南通烯晟新材100%股权;2017年5月,东旭光电收购明朔科技,拓展石墨烯LED照明市场。石墨烯属于技术密集型行业,具备较高的制备壁垒,需要依靠强大技术实力的研究团队并经过长期的技术、经验积累才能实现规模化和高品质生产。因此,并购优质或具备潜力的中小型石墨烯生产企业成为具备较强资金实力的大中型企业想要进入石墨烯领域的重要选择,行业并购整合力度将不断加大。

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