近期,工信部舉行了石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展座談會(huì),與各方代表研討了擬建石墨烯創(chuàng)新中心的使命功能定位和組建運(yùn)營(yíng)模式。
自2012年國(guó)家出臺(tái)文件明確提出支持石墨烯新材料發(fā)展后,石墨烯就頻繁受到政策照顧,2015年我國(guó)就出臺(tái)了《《中國(guó)制造2025》重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖》、《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》等利好文件。隨著石墨烯創(chuàng)新中心即將建立,我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)化有望得到進(jìn)一步發(fā)展,千億元產(chǎn)業(yè)規(guī)模值得期待。
“神奇材料”石墨烯優(yōu)勢(shì)受關(guān)注
石墨烯是一種神奇的納米級(jí)新材料,具有透光性好、導(dǎo)熱系數(shù)高、電阻率低、電子遷移率高、高機(jī)械強(qiáng)度特點(diǎn),能在諸多應(yīng)用領(lǐng)域取代原有材料發(fā)揮高效性能(如)因而已經(jīng)取代硅,成為“二十一世紀(jì)新材料之王”。
石墨烯技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
以電池領(lǐng)域?yàn)槔?,與傳統(tǒng)電極材料相比,石墨烯具有高容量密度、高功率密度、電池結(jié)構(gòu)與性能優(yōu)化更好等優(yōu)勢(shì)。石墨烯應(yīng)用于鋰電池中,能大大提高電池容量,為新能源汽車解決續(xù)航問題。
我國(guó)南京理工大學(xué)的科研組新研究出來的“氧化石墨的雜化及其在能源中的應(yīng)用”的新成果,大大提高了鋰電池的能量?jī)?chǔ)備量,能夠改善當(dāng)前電池續(xù)航時(shí)間短、使用壽命不長(zhǎng)的通病,將帶動(dòng)鋰電池產(chǎn)業(yè)以及新能源汽車等相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
基于石墨烯優(yōu)秀的性能,各國(guó)都在不遺余力推動(dòng)石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,石墨烯相關(guān)的技術(shù)研發(fā)已列入美國(guó)、英國(guó)、日本和韓國(guó)等國(guó)新材料領(lǐng)域重點(diǎn)的支持項(xiàng)目。
國(guó)內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模
頻繁政策利好下,國(guó)內(nèi)石墨烯興起研發(fā)熱潮,在技術(shù)研究方面,2011年,國(guó)內(nèi)與石墨烯有關(guān)的論文為278篇,2012年為494篇,2013年為718 篇,2014年上升至914篇,2015年為1239篇;技術(shù)專利上。目前我國(guó)在國(guó)際上已經(jīng)申請(qǐng)2200多項(xiàng)石墨烯專利技術(shù),約為全球石墨烯專利技術(shù)的三 分之一。
與此同時(shí),石墨烯產(chǎn)業(yè)也有起步。
產(chǎn)業(yè)規(guī)模上,我國(guó)形成了以江蘇省(常州、無錫、南京等地)為中心,寧波、青島、重慶、德陽、河北、北京等地活躍分散發(fā)展的格局。產(chǎn)業(yè)鏈中,下游公司居 多。目前,我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)已經(jīng)有超過50 家的制備及相關(guān)應(yīng)用開發(fā)企業(yè),目前市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也主要集中在石墨烯規(guī)?;苽浼夹g(shù)以及與下游商業(yè)化應(yīng)用對(duì)接兩方面。
不過,作為新興行業(yè),石墨烯產(chǎn)業(yè)化過程匯總?cè)杂兄T多不足之處。
目前石墨烯仍處于產(chǎn)業(yè)化初期,善未完全實(shí)現(xiàn)石墨烯的規(guī)模化應(yīng)用,對(duì)石墨烯產(chǎn)品最大的需求市場(chǎng)仍然是科研院校和少量生產(chǎn)廠商。由于下游需求未起,大部分石墨烯企業(yè)目前仍無法找到穩(wěn)定的商業(yè)模式和盈利模式。
國(guó)內(nèi)石墨烯相關(guān)企業(yè)獲利困難(單位:百萬)
阻礙石墨烯大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的難點(diǎn)在于兩個(gè)方面:工藝上來看,如何批量化地制備大面積、穩(wěn)定性好、高質(zhì)量的石墨烯是難點(diǎn)之一,目前整個(gè)行業(yè)仍處于產(chǎn)品研 發(fā)階段,只有少數(shù)企業(yè)能夠大規(guī)模制備高質(zhì)量石墨烯,行業(yè)層面的不良率影響了下游的應(yīng)用推廣;銷售層面上看,業(yè)內(nèi)企業(yè)仍無法穩(wěn)定獲取利潤(rùn),如何整合上下游產(chǎn) 業(yè)鏈,即推廣或銷售將成為石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。
50億近景與千億元前景 三大趨勢(shì)值得關(guān)注
某研究機(jī)構(gòu)指出,在政策利好下,2016年石墨烯產(chǎn)業(yè)化將迎來關(guān)鍵之年,市場(chǎng)空間有望突破50億元人民幣。其中電子設(shè)備散熱材料將有36億元、導(dǎo)電添加劑為8億元、透明導(dǎo)電膜3億元、超級(jí)電容器2億元以及軍工材料1億元。
根據(jù)《《中國(guó)制造2025》重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖》的要求,2020年石墨烯需要形成百億產(chǎn)業(yè)規(guī)模,2025年整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破千億,這需要石墨烯產(chǎn)業(yè)在當(dāng)前基礎(chǔ)上“大躍進(jìn)式”發(fā)展。在此背景下,石墨烯產(chǎn)業(yè)將有以下三大趨勢(shì):
隨著石墨烯制備水平的發(fā)展和石墨烯應(yīng)用技術(shù)水平的發(fā)展,石墨烯材料能夠應(yīng)用在更多的下游產(chǎn)品和領(lǐng)域中。預(yù)計(jì)到2024年前后,石墨烯器件有望替代互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)器件,在納米電子器件,光電化學(xué)電池、超輕型飛機(jī)材料等研究領(lǐng)域得到應(yīng)用;
消費(fèi)電子類應(yīng)用將成石墨烯技術(shù)攻克主方向。石墨烯制備水平和應(yīng)用技術(shù)水平的發(fā)展是相輔相成的,以目前的發(fā)展水平看,電子元件領(lǐng)域的應(yīng)用對(duì)石墨烯的質(zhì)量和 技術(shù)要求最高,也最難以實(shí)現(xiàn),我們預(yù)計(jì)其應(yīng)用在10年左右;石墨烯在消費(fèi)電子類的應(yīng)用主要需克服制備技術(shù)的難關(guān),這也是目前石墨烯研究中最熱點(diǎn)的方向,我 們預(yù)計(jì)制備技術(shù)在未來1-2年內(nèi)會(huì)有所突;
石墨烯的研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展持續(xù)升溫。從石墨烯專利領(lǐng)域分布來看,其應(yīng)用技術(shù)研究布局熱點(diǎn)包括:石墨烯用作鋰離子電池電極材料、太陽能電池電極材料、薄膜晶體管制備、傳感器、半導(dǎo)體器件、復(fù)合材料制備、透明顯示觸摸屏、透明電極等。