2017年世界石墨烯創(chuàng)新大會(huì)將于7月6日在常州舉行。大會(huì)邀請(qǐng)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者等國(guó)內(nèi)外專家縱論石墨烯發(fā)展最新態(tài)勢(shì),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(gè)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(chǎng)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(huì)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(guó)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(xiàng)研究為獲得晶圓級(jí)絕緣體上石墨烯奠定了基礎(chǔ),有助于推動(dòng)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(shí)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(duì)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(guó)麻省理工學(xué)院工程師團(tuán)隊(duì)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(jí)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(guó)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(guó)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(guó)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(shí)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(jí)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(shí)現(xiàn)印刷,具有較大的成本優(yōu)勢(shì);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(guó)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(duì)成熟,存在快速進(jìn)入市場(chǎng)的機(jī)會(huì);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(jí)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(jí)電容器電極材料。目前我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)石墨烯超級(jí)電容器的投產(chǎn)。
未來千億規(guī)模,中國(guó)或占主導(dǎo)
從市場(chǎng)規(guī)??矗壳叭蚴┠戤a(chǎn)能已達(dá)到百噸級(jí),業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)未來五年到十年,石墨烯年產(chǎn)能將達(dá)到千噸級(jí)。預(yù)計(jì)全球石墨烯應(yīng)用市場(chǎng)2020年將成長(zhǎng)至1000億元的規(guī)模,中國(guó)在全球石墨烯市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位。中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟預(yù)計(jì),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(jí)電容市場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(shí)可以控制石墨烯質(zhì)量。
從產(chǎn)業(yè)政策上看,我國(guó)連續(xù)出臺(tái)了石墨烯相關(guān)政策,不斷推動(dòng)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(guó)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(guó)制造2025》列為戰(zhàn)略前沿材料之一。2015年出臺(tái)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(dòng)了石墨烯國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定工作。此外,《納米材料十三五重點(diǎn)專項(xiàng)》、《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)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(guó)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(guó)內(nèi)首個(gè)“國(guó)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(guó)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)?;苽浜臀⒓{結(jié)構(gòu)測(cè)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)。