2017年世界石墨烯創新大會將于7月6日在常州舉行。大會邀請諾貝爾獎獲得者等國內外專家縱論石墨烯發展最新態勢,并集中展示石墨烯產業的先進科研和應用成果。石墨烯被稱為“黑金”,今年是石墨烯產業化的元年,各種下游應用和產業化成果層出不窮,在政策的支持下,石墨烯產業將在未來的1-2年內迎來質變,在產業和資本端迎來雙突破,建議關注在石墨烯領域率先布局的公司,如寶泰隆、東旭光電、道氏技術、德爾未來等。
石墨烯行業利好不斷
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。作為目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強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新產業革命。
除世界石墨烯創新大會即將召開外,最近石墨烯行業也利好不斷,研發亮點頻出,未來發展不可限量。在國內,上海微系統與信息技術研究所研究發現,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,有助于推動石墨烯材料在微電子領域的應用。蘭州大學張強強教授等人開展了基于仿生機制三維石墨烯超材料自然干燥可控制備、可調控泊松比效應探索、微界面調變超絕熱特性,首次實現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,對于石墨烯材料的低成本、大尺度、大規模化生產應用具有重要意義。在海外,在最新的基于石墨烯的創新中,美國麻省理工學院工程師團隊利用這種材料研發出一種新型膜材料,可以過濾溶液中的納米級分子,速度比目前的透析系統快10倍以上,從而徹底改變了透析過程。
下游應用多點開花
中國在石墨烯制備領域也取得了產業化的突破。2013年5月,國內首條年產量達3萬平方米的石墨烯薄膜生產線在江蘇常州投產。目前我國石墨烯企業已超過百家,并在常州、無錫、青島、深圳等地形成產業集群。從產品上來看,其生產產品大多數作為石墨烯電池的導電劑、涂料、導熱膜使用在這些企業中,中端單層高純度小尺寸石墨烯逐漸實現小規模生產,單層高純度大尺寸石墨烯還處于研發初期階段。
未來幾年內,石墨烯將主要用于導電油墨、防腐涂料、散熱材料、鋰電池、超級電容等五大領域。1)在導電油墨上,石墨烯兼容性強,可在塑料薄膜、紙張及金屬箔片等多種基材上實現印刷,具有較大的成本優勢;2)防腐涂料中添加石墨烯后,能夠形成穩定的導電網格,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用于海上風電塔筒的防腐等相關產品并在各類防腐領域應用;3)在散熱材料上,石墨烯導熱片的導熱快、可折疊等性能要遠遠優于石墨片,極佳的散熱材料如熱導纖維、熱導塑料等,并且技術難度小、工藝相對成熟,存在快速進入市場的機會;4)在鋰電池上,石墨烯在正極材料中作為導電添加劑,來改善電極材料的導電性能,提高倍率性能和循環壽命。5)在超級電容上,石墨烯的電導率高、比表而積大、且化學結構穩定,表而更有效的釋放,有利于電子的滲透和運輸,更加適合作為超級電容器電極材料。目前我國已經實現石墨烯超級電容器的投產。
未來千億規模,中國或占主導
從市場規模看,目前全球石墨烯年產能已達到百噸級,業內預計未來五年到十年,石墨烯年產能將達到千噸級。預計全球石墨烯應用市場2020年將成長至1000億元的規模,中國在全球石墨烯市場上占據主導地位。中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟預計,到2020年,石墨烯產業化規模將取得突破。其中,新能源行業的鋰電池和超級電容市場規模將突破534億元。在電子信息行業的柔性顯示和可穿戴領域,市場規模將突破267億元。在熱管理領域,電子產品散熱膜、LED散熱材料、石墨烯發熱膜等市場規模將突破341億元。
從石墨烯產業鏈上看,上游主要是石墨烯設備制造,中游是石墨烯粉體+薄膜生產,下游是石墨烯終端應用。最先受益的是石墨烯設備、石墨烯薄膜生產以及石墨烯鋰電池。最好的商業模式是可以將石墨烯粉體+薄膜生產以及石墨烯應用相結合的模式,能夠形成閉環,同時可以控制石墨烯質量。
從產業政策上看,我國連續出臺了石墨烯相關政策,不斷推動石墨烯產業的發展。自2012 年工信部《新材料產業“十二五”發展規劃》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,領域內相關扶持政策層出不窮。石墨烯也被《中國制造2025》列為戰略前沿材料之一。2015年出臺了《關于加快石墨烯產業創新發展的若干意見》,并在全球率先啟動了石墨烯國家標準制定工作。此外,《納米材料十三五重點專項》、《國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》、《關于加快新材料產業創新發展的指導意見》都重點提及了石墨烯新興產業發展。2016年7月30日,國家石墨烯材料產業技術創新戰略聯盟在成都掛牌成立,這是國內首個“國字頭”石墨烯材料產業技術創新戰略聯盟,將快速推進我國十三五期間石墨烯的產業化進程。2017年工信部《新材料產業發展指南》中明確提出突破石墨烯材料規模化制備和微納結構測量表征等共性關鍵技術,構建若干石墨烯產業鏈,形成一系列產業集聚區。