石墨烯下遊市場的突破

石墨烯下遊市場的突破
來源：百度贴吧雷竞技 發布時間：2018-12-08 點擊次數：565


石墨烯是新材料領域中一顆耀眼的新星，由於(yu) 其優(you) 異的機械、光學、電學和微量子性能，有望在電子、新能源、高端製造、醫療等領域得到廣泛應用。離子市場有望達到萬(wan) 億(yi) 元水平。有望首次應用於(yu) 太陽能透明電極、散熱材料和觸摸屏等領域。

石墨烯目前正處於(yu) 工業(ye) 化的關(guan) 鍵階段，在技術、工藝和產(chan) 業(ye) 鏈對接等方麵需要大量的資源，工業(ye) 化的關(guan) 鍵和難點在於(yu) 相關(guan) 材料的製備、轉移技術及上下遊一體(ti) 化。美國、英國、中國、日本和韓國的工業(ye) 化發展處於(yu) 前列。

石墨烯行業(ye) 上市公司眾(zhong) 多，但都處於(yu) 研發實驗或新參與(yu) 階段，尚未對業(ye) 績產(chan) 生實質性影響。

石墨烯是由單層碳原子組成的六邊形蜂窩格子的二維平麵材料。石墨烯的發現顛覆了凝聚態物理中二維材料在有限溫度下不能存在的概念。

石墨烯具有許多優(you) 異的機械、光學、電學和微觀量子特性。它是目前最薄、最堅硬的納米材料。同時，它具有普通材料所不具有的許多特性，如良好的透光率、高導熱率、高電子遷移率、低電阻率和高機械強度。石墨烯有望在電極、電池等領域得到應用，其中晶體(ti) 管、觸摸屏、太陽能、傳(chuan) 感器、超輕材料、醫療、海水淡化等應用是最有前途的先進材料之一。

石墨烯材料可分為(wei) 兩(liang) 類：一類是由單層或多層石墨烯組成的薄膜，另一類是由多層石墨烯組成的微芯片。多晶薄膜有望在5-10年內(nei) 實現工業(ye) 化，取代ITO玻璃用於(yu) 觸摸屏（特別是柔性製造屏）和其他需要透明電的領域。除了純石墨烯，還有許多石墨烯衍生物，它們(men) 將在未來得到廣泛的應用。

一般來說，石墨烯的應用將主要集中在電子、新能源、生物醫學、高精度製造、水處理等高科技領域。

在傳(chuan) 感器方麵，納米傳(chuan) 感器具有體(ti) 積小、精度高等特點，與(yu) 普通傳(chuan) 感器相比，原子傳(chuan) 感器具有許多獨特的微特性，極大地拓寬了傳(chuan) 感器的應用領域，可廣泛應用於(yu) 生物、化學、機械、航空、軍(jun) 事等領域。納米傳(chuan) 感器主要包括納米磁傳(chuan) 感器、納米生物傳(chuan) 感器和納米光纖傳(chuan) 感器。納米傳(chuan) 感器的尺寸主要取決(jue) 於(yu) 探針的尺寸。隨著工業(ye) 生產(chan) 和環境監測的需要，納米氣體(ti) 傳(chuan) 感器的研究和開發已取得很大進展。S，預計將在未來的商業(ye) 應用領先。

目前，采用分散催化劑在SiO 2Si襯底上化學氣相沉積法製備了單壁碳納米管，使該傳(chuan) 感器在複雜的氣體(ti) 環境中具有選擇性，其分辨力和靈敏度比傳(chuan) 統的化學氣相沉積方法有明顯的提高。采用傳(chuan) 統傳(chuan) 感器。

單壁碳納米管(SWCNTs)具有優(you) 異的電子、機械等性能，但其製備一直是一個(ge) 難題，而結構和性能可控的單壁碳納米管(SWCNTs)的製備是單壁碳納米管製備的基礎和關(guan) 鍵。R的應用，也成為(wei) SWCNT研究和應用的瓶頸。

石墨烯具有良好的導電性和透光性，在透明導電電極中具有很好的應用前景，結果表明，石墨烯的比表麵積高達2600平方米／g，導電性很高，儲(chu) 能效率很高。石墨烯是現有材料的近兩(liang) 倍，是理想的電極材料，在替代其他電極材料方麵具有廣闊的應用前景。甚至用於(yu) 商業(ye) 超級電容器的活性炭和其他材料的比表麵積也不超過1000-1800平方米/克。石墨烯的綜合電性能明顯優(you) 於(yu) 現有材料。

ITO(銦錫氧化物)廣泛用於(yu) 傳(chuan) 統電極材料。銦昂貴而稀有。工業(ye) 界正在尋找一種更便宜的ITO替代品。石墨烯由於(yu) 其獨特的導電和透明性能而成為(wei) 一種替代材料。由石墨烯製成的透明電極不是。隻有具有傳(chuan) 統電極的導電性，而且還可以彎曲和折疊。透明導電電極不僅(jin) 可以應用於(yu) 太陽能領域，還可以用於(yu) 觸摸屏、液晶屏、發光二極管和超級電容器等領域。電子電極目前正被全球實驗室用於(yu) 各種產(chan) 品，包括觸摸屏和超級電容器。如果電子電極能夠成功商業(ye) 化，預計它將改變電子工業(ye) 的製造模式。

石墨烯是目前已知的最薄、最強、導電性最好的材料，發現具有三維疊層多層異質結構的石墨烯可以用來製造高靈敏度、高效率的太陽能光伏器件。展望了石墨烯作為(wei) 新一代太陽能電池的應用前景。

從(cong) 目前的研究進展來看，石墨烯不僅(jin) 可以用作太陽能電池的透明電極，還可以用作半導體(ti) 層之間的中間電極。在太陽能電池中，石墨烯是透明的，與(yu) 半導體(ti) 層相容。

化學摻雜可以大大降低石墨烯的表麵電阻，調節石墨烯的功函數，使透明導電膜更加柔韌。同時，這種薄膜具有中遠紅外和高透過率的特性，可以顯著提高太陽能的轉換效率。它是新一代太陽能電池的理想材料，目前多晶矽太陽能電池的轉換效率為(wei) 30%。理論上，石墨烯太陽能電池有望將轉換效率提高到60%。在未來，太陽能電池有望實現小型化。預計石墨烯太陽能電池在未來將安裝在建築物的外牆，以便太陽能可用於(yu) 日常照明和加熱應用。

目前，富士電機是石墨烯光伏材料領域的領先製造商之一，公司正在積極開發石墨烯太陽能電池用透明導電薄膜。

超級電容器是基於(yu) 高比表麵積碳電極/電解質界麵產(chan) 生的電容或過渡金屬氧化物/導電聚合物表麵相和本體(ti) 相的氧化還原反應來存儲(chu) 和轉換能量的電子器件。與(yu) 電池相當，包括正極和負極、電解質、隔膜和集電體(ti) 。

超級電容器作為(wei) 一種新型儲(chu) 能裝置，具有體(ti) 積小、輸出功率大、充電時間短、使用壽命長、工作溫度範圍寬、安全無汙染等優(you) 點。為(wei) 了生產(chan) 高性能的超級電容器，電極材料是超級電容器的關(guan) 鍵，它決(jue) 定著電容器的主要性能指標，如能量密度、功率密度和循環穩定性。目前，納米結構活性炭、碳化物轉化炭、碳納米管、氧化釕、聚苯胺、聚吡咯等作為(wei) 微超級電容器的電極材料已得到廣泛應用，但其整體(ti) 性能仍不能滿足微能源的要求。同時，製造微型超級電容器的光刻工藝複雜，生產(chan) 周期長，成本高，在一定程度上製約了超級電容器的商業(ye) 化。

實驗表明石墨烯有望成為(wei) 一種新型、高效的超級電容器電極材料。目前，人們(men) 已經研製出一種新型的基於(yu) 石墨烯的微型超級電容器。傳(chuan) 統的固態電解質、石墨烯電介質可以顯著提高電容器的電容和耐久性，與(yu) 薄膜鋰離子電池相當。無線傳(chuan) 感器網絡，生物體(ti) 內(nei) 各種電子設備的柔性顯示器和能量存儲(chu) 設備。

結果表明，石墨烯超級電容器的充放電速度比傳(chuan) 統電池快1000倍，如果能商業(ye) 化，汽車或手機的充電時間將會(hui) 大大縮短。超級電容器的難點在於(yu) 提高介電材料的能量密度，同時降低成本。

觸摸屏是石墨烯未來應用的另一個(ge) 熱點。近年來，隨著智能手機和平板電腦的大規模普及，全球對觸摸屏的需求也大幅增加。數據顯示，2013年，電子設備用觸摸屏的總麵積有所增加。世界觸屏麵積增加了三倍，達到2550萬(wan) 平方米，預計到2015年觸屏生產(chan) 麵積將達到3590萬(wan) 平方米。

與(yu) 傳(chuan) 統的ITO觸摸屏相比，石墨烯觸摸屏無毒、環保。其次，石墨烯的光學性能優(you) 於(yu) ITO，可以部分消除鏡麵反射，從(cong) 而有效地解決(jue) 了困擾ITO的光學鏡麵反射問題。長時間。在強光下，ITO屏幕變暗，而石墨烯觸摸屏的鏡麵反射率也大大降低。石墨烯還可以折疊和彎曲，有望擴展到移動智能穿著設備領域。在未來，石墨烯具有電容性。觸摸屏有望取代現有的ITO透明電極。

目前，韓國三星、日本索尼、二維碳、美英安必麗(li) 、3M等公司已開始工業(ye) 化，豐(feng) 田、東(dong) 芝、索尼、中化、S.阿姆孫在石墨烯研究方麵取得了很大進展。

最近，有報道說IBM公司開發了第一種石墨烯晶片集成電路。科學家們(men) 預測，這一突破預示著石墨烯晶片在未來取代矽晶片的前景。石墨烯場效應晶體(ti) 管。最新的石墨烯集成電路可以混合高達10GHz，經受125攝氏度的高溫。

在未來，石墨烯集成電路有望使諸如智能手機、平板電腦和可穿戴電子設備等電子終端運行得更快，具有更低的能量效率和成本。

生物傳(chuan) 感器是生命分析化學和生物醫學領域的一個(ge) 重要研究方向，廣泛應用於(yu) 臨(lin) 床疾病的診斷和治療。基因組測序技術中，最近發展起來的一種DNA傳(chuan) 感器是基於(yu) 石墨烯的場效應晶體(ti) 管器件，它能夠檢測DNA鏈的旋轉和位置結構，利用石墨烯的電學性質，成功地實現了檢測DN的微功能。一個(ge) 序列

蘇州納米技術研究所對PEG熒光標記納米石墨烯（NGS）的體(ti) 內(nei) 作用進行了研究。在異種皮膚腫瘤體(ti) 內(nei) 移植的熒光成像中，NGS顯示出較高的腫瘤細胞攝取率。盡管新的碳納米材料的體(ti) 內(nei) 性能需要更多的認知和長期的毒性研究，但這種方法為(wei) 石墨烯在b中的應用提供了方向。癌症治療等醫學領域。

此外，石墨烯由於(yu) 其超高的載流子遷移率和熱導率，有望成為(wei) LED熱傳(chuan) 導領域的新型應用材料。

技術問題是製約石墨烯工業(ye) 化應用的主要因素，如何低成本、高效率地製備大規模、高質量的石墨烯，並將其快速有效地轉移到下遊需求區是大規模工業(ye) 化應用的主要方向。石墨烯。

目前，製備石墨烯的方法很多，包括物理和化學方法，物理方法主要是機械剝離法，化學方法主要是化學沉積法和化學合成法。石墨烯是製備的石墨烯厚度不同、操作性差、不能生長大尺寸的石墨烯。

化學氣相沉積（CVD）提供了一種可控的石墨烯製備方法。首先，將平麵襯底（如金屬薄膜和單晶）置於(yu) 高溫可分解的前驅體(ti) （通常是碳氫化合物，如甲烷和乙烯）中。通過高溫退火在襯底表麵沉積碳原子，形成石墨烯。最後，通過化學方法除去金屬基體(ti) 得到石墨烯，這種方法可以形成大麵積的石墨烯片，但合成過程必須在高溫下進行，通常不能保證石墨烯的產(chan) 率。撕裂法、高溫石墨膨脹法等。

用石墨烯化學製備方法製備的石墨烯也是不穩定的，並且石墨烯的片狀麵積有限，石墨烯的商品化還需要時間。

總之，化學氣相沉積（CVD）技術在石墨烯的大規模製備方麵取得了新的突破，也是目前石墨烯製備的主流技術之一。然而，大規模的商業(ye) 化仍然需要進一步改善工藝空間。

近兩(liang) 年來，石墨烯產(chan) 業(ye) 化方向逐漸明確，各國對石墨烯產(chan) 業(ye) 的扶持政策進一步加強。

2013年1月，歐盟委員會(hui) 將石墨烯列為(wei) 未來新興(xing) 技術的旗艦項目之一。該項目的研究範圍非常廣泛，其中石墨烯的製備是核心。AISE石墨烯的研究處於(yu) 戰略層麵。

英國投資5,000萬(wan) 英鎊支持石墨烯的商業(ye) 化後，投資2,150萬(wan) 英鎊支持石墨烯的研究項目，促進石墨烯的商業(ye) 化，並建立了國家石墨烯研究所，有望成為(wei) 世界領先的石墨烯研究所。石墨烯研究開發中心。

2002—2013年間，美國國家自然科學基金資助了500個(ge) 石墨烯項目，主要方向包括複合材料、石墨烯電子器件、CMOS晶體(ti) 管、存儲(chu) 器件研製、生物傳(chuan) 感器和石墨烯製備。美國國防部及其附屬機構美國國防高級研究計劃署(.seAdvancedResearchProjectsAgency)已經啟動了一些石墨烯研究項目，重點開發更輕、更小、更快和更高頻率的電子設備。阿迪奧頻率應用項目，投資2200萬(wan) 美元。IBM開發石墨烯晶體(ti) 管高達155GHz是發展碳電子射頻應用的一個(ge) 裏程碑。

2013年，密歇根理工大學成功研製出三維石墨烯電極，有望替代鉑電極用於(yu) 太陽能應用，馬拉大學研製的新型石墨烯納米複合材料有望用作新型吸附劑。

同年，索尼公司采用改進的化學氣相沉積（CVD）方法製備了約120mm 230 mm的石墨烯薄膜，目標是透明導電。

中國也在加大對石墨烯產(chan) 業(ye) 發展的支持力度。新材料的第十二個(ge) 五年計劃確定了石墨烯工業(ye) 的發展方向。

目前，我國石墨烯的基礎研究比較突出，2007～2013年間，中國國家自然科學基金資助的石墨烯項目達到1096個(ge) 。特別是2012-2013年，石墨烯項目數量急劇增加，重點項目包括：新型石墨烯的可見光響應、納米複合材料光催化處理有機汙染物、新型碳基複合材料、可控製鈦酸鋰-石墨烯陽極材料以及電化學性能、高效率石墨烯／半導體(ti) 納米結構異質結研究等。

2013年7月，在中國產(chan) 學研合作促進會(hui) 的支持下，多家機構組建了中國石墨烯產(chan) 業(ye) 技術創新戰略聯盟。目前，中國石墨烯產(chan) 業(ye) 聯盟在無錫、青島、深圳、寧波等地建立了四個(ge) 產(chan) 業(ye) 創新基地，在聯盟發起者中，除了一些大學研究機構外，還有許多上市公司。

從(cong) 我國近兩(liang) 年的專(zhuan) 利申請情況來看，石墨烯的製備以及作為(wei) 透明導電電極、晶體(ti) 管半導體(ti) 器件、傳(chuan) 感器和複合材料的研究成為(wei) 熱點。這些也是石墨烯有望第一個(ge) 工業(ye) 化的領域，表明我國石墨烯工業(ye) 處於(yu) 第二階段，在生長階段，我國石墨烯的研究正在從(cong) 實驗室向工業(ye) 化過渡。

根據中國知識產(chan) 權網的數據，截至2014年7月，中國石墨烯專(zhuan) 利申請數量位居世界第一。然而，根據專(zhuan) 利保護區的分布，美國、日本、韓國等世界主要國家d申請了石墨烯專(zhuan) 利保護。雖然中國機構在專(zhuan) 利申請數量上有優(you) 勢，但它們(men) 主要申請國內(nei) 專(zhuan) 利申請，很少保護國外的石墨烯專(zhuan) 利。

石墨烯作為(wei) 一種有前途的高科技材料，有望在半導體(ti) 、光伏、鋰電池、航天、軍(jun) 工、LED、觸摸屏等領域帶來一場材料革命。一旦實現工業(ye) 化，預計石墨烯的市場規模將達到萬(wan) 億(yi) 元以上。

然而，從(cong) 實際情況看，石墨烯產(chan) 業(ye) 化還有很長的路要走。石墨烯的生產(chan) 工藝不穩定、生產(chan) 成本高仍然是製約石墨烯產(chan) 業(ye) 化的主要因素，從(cong) 製造技術的角度來看，目前工業(ye) 上采用的方法各有優(you) 缺點，工業(ye) 技術路線仍舊是走在石墨烯產(chan) 業(ye) 化道路上的。討論。

目前，國內(nei) 外對石墨烯的研究主要由科研院所和高校的少數企業(ye) 進行。研究力量相對分散。為(wei) 了盡快實現石墨烯的產(chan) 業(ye) 化，必須通過工業(ye) 、大學、科研之間的技術創新與(yu) 合作，建立完整的石墨烯研究、生產(chan) 和應用產(chan) 業(ye) 鏈，從(cong) 而創造出一個(ge) 公共科學水平。技術服務。平台和測試平台，優(you) 化研究和工業(ye) 生產(chan) 環境。

2013年初，中國科學院重慶研究所研製出國內(nei) 首台15英寸單層石墨烯和7英寸石墨烯觸摸屏，可應用於(yu) 手機、電腦等電子產(chan) 品。製備了r箔基片並成功地轉移到柔性PET基片和其他基片上。

上海南江集團和中國科學院重慶研究所共同推動了大型單層石墨烯產(chan) 業(ye) 化項目，初步投資2.67億(yi) 元。盡快建成第一條生產(chan) 線並投入生產(chan) ，形成1000萬(wan) 石墨烯生產(chan) 能力。

2013年5月，常州二維碳技術、無錫格飛電子薄膜技術、深圳力和光電傳(chuan) 感器及江南石墨烯研究所宣布，國內(nei) 首條年產(chan) 30000平方米的石墨烯薄膜生產(chan) 線投入運行。常州二維碳素科技率先將石墨烯薄膜應用於(yu) 手機電容式觸摸屏，實現了4英寸石墨烯觸摸屏手機的小批量生產(chan) 。ile手機觸摸屏，並計劃再籌集1億(yi) 元人民幣，以擴大石墨烯手機觸摸屏的生產(chan) 規模。

二維碳的核心技術是用CVD方法在銅襯底上生長石墨烯薄膜，將甲烷（和輔助氣體(ti) ）送入反應器，在1000℃以上的高溫下加熱。甲烷的烴類鍵斷裂。碳原子在金屬催化劑上形成晶核，從(cong) 而形成多晶膜。

關(guan) 於(yu) 上市公司，中國寶安（000009）貝塔利公司於(yu) 2011年11月完成了石墨烯中試線的建設並投入生產(chan) 。目前，公司對石墨烯的研究方向主要集中在負極材料領域。

新型烯烴-碳材料(000511)於(yu) 2013年完成從(cong) 房地產(chan) 業(ye) 向石墨烯等新材料產(chan) 業(ye) 的戰略轉型，實現了新型烯烴-碳材料的產(chan) 業(ye) 鏈整體(ti) 布局。y群，公司的產(chan) 品包括資源、應用和技術前沿產(chan) 品。2013年，公司完成了戰略布局：海城三岩礦業(ye) 有限公司40%的股權，奧宇集團有限公司51%的股權，黑龍江牡丹江農(nong) 業(ye) 墾區51%的股權。鼇宇石墨深加工有限公司；投資連雲(yun) 港（601008）利港稀土工業(ye) 有限公司，基本完成石墨碳、耐火碳和活性碳的生產(chan) 。基本產(chan) 品布局為(wei) 性碳。

早在2011年6月，金鹿集團（000510）就與(yu) 中國科學院金屬研究所簽訂了技術開發合同。雙方將合作研究開發石墨烯材料及其應用技術和產(chan) 業(ye) 化技術。金屬研究所負責具體(ti) 的研究和開發工作，並提供工業(ye) 化可行性報告。公司負責提供研發資金和組織。相關(guan) 團隊致力於(yu) 產(chan) 業(ye) 化和市場開發。公司正在開發石墨烯透明導電薄膜、石墨烯基三維網絡散熱材料、石墨烯基。在石墨烯透明導電膜方麵，金屬研究所可以製備4英寸的石墨烯透明導電膜。

2014年3月，金鹿集團發布公告稱，公司與(yu) 金屬研究所的合作主要包括石墨烯散熱材料的研發、石墨烯功能塗層、石墨烯複合材料的製備和應用技術。ials，石墨烯材料在電池中的應用技術研究與(yu) 開發，以及石墨烯三維網絡材料的應用技術研究與(yu) 開發。2014年度研發計劃包括石墨烯在鋰離子電池、鋰離子電池中的應用。ULFRE電池、導電油墨和防腐塗料。

中泰化工（002092）持有廈門凱納石墨烯技術有限公司35%的股份。廈門凱納於(yu) 2006年開始石墨烯技術的研究開發，並於(yu) 2010年5月正式注冊(ce) 。成為(wei) 國內(nei) 首家專(zhuan) 業(ye) 從(cong) 事石墨烯研發的企業(ye) ，率先在國內(nei) 外提供高品質的石墨烯相關(guan) 產(chan) 品。

7月15日，中泰化學公司公布了廈門凱納石墨烯技術有限公司最新研發進展。根據廈門凱納化工項目組和中泰化工項目組的研發工作計劃，項目組的技術研發人員最近已進入研發階段。公司實驗基地開展了石墨烯和PVC聚合相關(guan) 實驗，實驗工作按計劃進行。廈門凱娜已向國家知識產(chan) 權局申請17項發明專(zhuan) 利，其中4項獲得發明專(zhuan) 利，1項實用新型。DEL專(zhuan) 利。

近日，康德信（002450）宣布，公司擬在張家港設立康德信石墨烯應用技術，注冊(ce) 資金1億(yi) 元，為(wei) 康德信的全資子公司。新材料技術、石墨烯相關(guan) 產(chan) 品的研發、生產(chan) 和銷售等。然而，公司表示，石墨烯相關(guan) 業(ye) 務仍處於(yu) 引進和投資階段，尚未對公司的經營產(chan) 生實質性影響。性能。

來自美國、英國、法國、德國、西班牙、意大利、日本和韓國的世界領先的石墨烯科學家和企業(ye) 家專(zhuan) 家，包括歐洲旗艦項目協調員和旗艦項目工業(ye) 化項目負責人石墨烯的N有望複蘇。

隨著66個(ge) 新夥(huo) 伴的加入，歐洲最大的研發項目之一——旗艦石墨烯項目規模將翻番，這將進一步增強該項目的科技實力。

解決(jue) 石墨資源配置問題，而不是一刀切地限製礦石資源配置，首先要控製開采過程，整合開采權。其次，要合理配置礦產(chan) 資源，使深加工企業(ye) 能夠利用礦產(chan) 資源，合理限製產(chan) 能過剩的初級產(chan) 品的生產(chan) 和出口。

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