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石墨烯概念受到追捧 近年來,石墨烯概念受到追捧。
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二維碳納米材料,是新材料產業(yè)的先導,帶動傳統(tǒng)制造業(yè)轉型升級。
據悉,中國是世界第二大石墨資源國,主要分布在黑龍江、內蒙古和山東等省區(qū)。
未來中國石墨烯行業(yè)3000億市場規(guī)模 石墨烯作為新材料產業(yè)的先導,在帶動傳統(tǒng)制造業(yè)轉型升級,培育新興產業(yè)增長點,推動大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的作用越來越顯著。
據前瞻產業(yè)研究院發(fā)布的《中國石墨烯行業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃和企業(yè)戰(zhàn)略咨詢報告》統(tǒng)計數據顯示,截止至2017年,中國石墨烯產業(yè)規(guī)模達到70億元,較2015年增長了10倍還多,2018年中國石墨烯市場規(guī)模有望達到280億元,未來五年年均復合增長率約為70.48%,發(fā)展勢頭十分迅猛。
預測2019年中國石墨烯市場規(guī)模將達560億元。
2020年中國石墨烯行業(yè)市場規(guī)模將突破千億元。
未來五年(2019-2023)年均復合增長率約為56.39%,預測在2023年中國石墨烯市場規(guī)模將突破3000億元,達到3350億元左右。
2015-2023年中國石墨烯行業(yè)市場規(guī)模統(tǒng)計情況及預測 數據來源:前瞻產業(yè)研究院整理 具體來看,目前在石墨烯產業(yè)中,涉及應用方面的企業(yè)最多,占比近四成。
其次為研發(fā)領域,占比19%。
技術服務、制備領域的企業(yè)數量各占14%。
雖然目前石墨烯企業(yè)數量增長快速,涉及的產業(yè)鏈多個方面,但整體的經營規(guī)模較小,中小型、初創(chuàng)型企業(yè)占比較大,中型、大型企業(yè)相對較少,相較于龐大的前景市場仍有很大的發(fā)展空間。
中國石墨烯企業(yè)分布占比統(tǒng)計情況 數據來源:前瞻產業(yè)研究院整理 中國石墨烯行業(yè)發(fā)展短板分析 ——面臨產業(yè)化難題 目前,石墨烯雖然已經走出了實驗室,但是大規(guī)模商業(yè)化應用仍然面臨著很多制約因素,主要包括技術、市場、成本三大制約瓶頸。
首先是技術問題。
包括制備、分散、應用和環(huán)保等關鍵技術和裝備都尚未突破。
雖然目前石墨烯制備技術已經有20多種,但規(guī)模化、低成本、高品質和大尺寸的宏量制備技術尚未取得實質性突破,難以滿足工業(yè)化量產的需求。
材料的分散技術,以及與下游工藝、工程化應用相結合的技術等都還制約著產業(yè)化進程。
其次是市場問題。
雖然目前各種應用產品層出不窮、百花齊放,但是缺乏真正的高品質、高附加值和體現石墨烯獨特性能的殺手锏級產品,絕大多數是對傳統(tǒng)材料進行改性或者努力替代已經成熟的材料,經過改性后的材料性能提升并不明顯,或者石墨烯并不是非添加不可,個別甚至在添加之后出現不良后果,難以得到市場認可。
一些研究機構或企業(yè)號稱取得了突破進展,但也只不是做出了樣品或實驗室產品,根本沒有形成商品。
目前大多數石墨烯生產企業(yè)還主要是給科研機構或下游應用企業(yè)提供石墨烯試用品。
如果下游應用市場沒有激活,石墨烯就很難產業(yè)化。
最后是成本問題。
目前大多數企業(yè)尚處于小批量生產的探索階段,還不能形成穩(wěn)定的規(guī)模化生產能力,沒有資金的回籠;且企業(yè)前期的研發(fā)投入資金量大、周期長,應用市場沒有打開,所以不論是材料本身,還是應用產品的成本都很高,這都阻礙了石墨烯進一步走向市場。
2、關鍵技術有待突破 經過多年的自主研發(fā),石墨烯的生產技術、工藝裝備和產品質量均取得重大突破,但是石墨烯規(guī)模化生產技術成熟度依然較低,普遍存在不同批次石墨烯產品質量不穩(wěn)定、性質差異性大的問題。
石墨烯粉體方面,目前商業(yè)化的石墨烯產品普遍存在尺寸和層數不均勻、單層石墨烯含量低、比表面積遠低于理論值、沒有分級、成本高等問題,無法真正體現石墨烯的各種優(yōu)異性能;結構完整的石墨烯表面不含有任何基團,與其他介質的相互作用較弱,很難分散于溶劑中,更難與其他有機或無機材料均勻地復合。
石墨烯薄膜方面,現有產品存在無法避免的因生長過程導致的結構缺陷和因轉移過程導致的表面污染,普遍電阻較高,無法應用在本應適合匹配其優(yōu)異電學性能的領域。
在電子信息、生物醫(yī)藥、節(jié)能環(huán)保等戰(zhàn)略高技術領域方面,基本上已經被美、歐、韓、日所壟斷。
特別是我國石墨烯企業(yè)基本上以小微企業(yè)和初創(chuàng)企業(yè)為主,資金投入匱乏、研發(fā)實力薄弱、市場開拓能力不強,在破解石墨烯技術瓶頸、推進石墨烯材料應用、擴大石墨烯產業(yè)規(guī)模方面力度不足。
如果沒有良好的技術創(chuàng)新研發(fā)和成果轉移擴散機制,必將導致長期發(fā)展乏力。
3、應用市場有待拓展 石墨烯從發(fā)現至今僅有10多年時間,是一種比較“年輕”的材料。
從應用現狀來看,石墨烯主要是實現了初步應用,大多數產品屬于利用石墨烯與原有材料相結合提升產品性能,技術門檻相對來說比較低,同質化情況比較嚴重。
石墨烯下游應用產品雖然已經初步產業(yè)化,但是真正意義上的“殺手級”應用仍然沒有誕生。
我國石墨烯產業(yè)的專利雖然眾多,但多數為本土專利申請,國外專利技術布局相對薄弱,極少數能被國外專利引用,且超過四分之三的專利來自于學術機構,企業(yè)在石墨烯研發(fā)方面的參與度還有待進一步提高,高價值高質量的核心專利不多,技術與市場之間的供需還不匹配,技術研發(fā)、轉移擴散和首次商業(yè)化鏈條還有待打通。
4、標準體系有待完善 石墨烯標準體系方面,目前石墨烯及其相關產業(yè)日益成為資本市場中炙手可熱的概念。
但是由于標準體系建立時間短,立項的標準較少,石墨烯材料分類、術語、檢測方法等方面的國家標準、以及石墨烯產品的團體標準或行業(yè)標準都比較缺乏。
致使市場上石墨烯相關產品魚目混珠,產品質量參差不齊的現象非常嚴重。
很多企業(yè)實際根本不具備石墨烯規(guī)模化的生產能力,卻借助石墨烯概念過度炒作,嚴重影響了石墨烯產業(yè)的良性發(fā)展。
因此,我國亟待建立石墨烯標準體系,包括石墨烯資源、石墨烯應用、環(huán)境保護、加工設備等不同方面的標準體系覆蓋,以早日規(guī)范和指導石墨烯行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。
中國石墨烯行業(yè)發(fā)展趨勢分析 ——國家及地方利好政策加速產業(yè)化進程 我國石墨烯的發(fā)展得到了國家和各級地方政府的大力扶持,自2012年起我國已經累計出臺10多項石墨烯產業(yè)相關政策,并且支持力度仍在不斷加大。
2016年8月,國務院出臺的《十三五國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》明確重點發(fā)展以石墨烯等為代表的先進碳材料。
2017年1月,工信部、發(fā)改委、科技部、財政部聯合發(fā)布了《新材料產業(yè)發(fā)展指南》,對石墨烯、超導材料等提出了任務要求,提出大力發(fā)展石墨烯產業(yè)。
2017年4月,科技部發(fā)布《十三五材料領域科技創(chuàng)新》,明確指出了石墨烯碳材料技術發(fā)展領域:單層薄層石墨烯粉體、高品質大面積石墨烯薄膜工業(yè)制備技術,柔性電子器件大面積制備技術,石墨烯粉體高效分散、復核與應用技術,高催化活性炭及材料應用技術。
深圳、廣西、福建、四川、寧波、重慶、黑龍江、常州、無錫、寧波等地方政府均相繼出臺了針對石墨烯產業(yè)的專項政策、發(fā)展規(guī)劃,并明確了未來的產業(yè)發(fā)展目標,廣西省還頒布了全國首個石墨烯系列地方標準以引導產業(yè)發(fā)展。
隨著地方政府的積極介入,石墨烯產業(yè)已經初步形成政府、科研機構、研發(fā)和應用企業(yè)協同創(chuàng)新的“官產學研”合作對接機制,良性發(fā)展態(tài)勢有助于石墨烯企業(yè)充分享受地方政策、稅收優(yōu)惠以及資金支持,未來產業(yè)化發(fā)展有望加速。
2、性能優(yōu)良且應用前景廣闊 石墨烯具有許多先進材料所不及的優(yōu)良性能。
目前世界上納米材料的堅硬程度均不及石墨烯,其強度為鋼材的200倍;石墨烯具有多孔結構,比表面積為2630m2/g,可與活性炭相媲美;石墨烯具有優(yōu)異的導熱性能,其導熱率與碳納米管不相上下;石墨烯還具有優(yōu)良的導電性,常溫下的載流子遷移率能夠達到硅的100倍,是目前世界上電阻最小的材料;石墨烯對光線的吸收率僅為2.3%,可以用來制造顯示器的屏幕等設備。
石墨烯的應用領域十分廣泛。
傳感器領域,石墨烯在傳感器領域已經得到廣泛的應用。
石墨烯高反饋速度、極短的響應時間等特點極大的提升了傳感器的各項性能,并能制作出功能不同的傳感器。
儲能和新型顯示領域,石墨烯之所以能夠作為透明導電的電極材料,是因為其擁有極好的透光性和導電性,其在柔性觸摸屏、光板、太陽能電池板等方面得到了較多的應用。
半導體材料領域,因為石墨烯有極好導電性,所以石墨烯有望代替硅。
其極低的電阻率可以有效降低電路板中的電感現象,增強電子計算機的性能,減少耗電。
生物醫(yī)學領域,石墨烯以及其衍生物在生物醫(yī)學領域起到了重要的作用。
石墨烯具有易于固定蛋白質并保持其活性的特性,可以用來制作生物傳感器。
石墨烯的批量化制備難題如果能夠得到有效解決,其在很多領域都將有更加廣闊的應用及發(fā)展空間。
3、行業(yè)進入快速發(fā)展期 經過近幾年的蓬勃發(fā)展,石墨烯產業(yè)正從導入期步入到成長期階段,我國石墨烯產業(yè)已經從基礎材料研發(fā)向應用產品開發(fā)方向轉變,目前國內從事石墨烯應用產品開發(fā)的企業(yè)眾多,從上市公司到初創(chuàng)企業(yè)紛紛涉足石墨烯領域;石墨烯制備技術,如氧化還原法和CVD漸成主流,目前石墨烯產品價格具備工業(yè)化使用的條件; 另外,石墨烯在復合材料等領域的應用已日益成熟,市場增長快速,如手機觸摸屏、鋰離子電池、超級電容器以及增強塑料、防腐涂料、石墨烯溫控材料等復合材料領域;石墨烯屬于非標產品,瞄準高端應用市場,需要滿足下游客戶定制化需求,與客戶關系密切,這也增加了市場的壁壘;近幾年來,圍繞石墨烯標準制定的工作也在緊鑼密鼓地進行著,標準的陸續(xù)出臺亦將對石墨烯產業(yè)的快速健康成長發(fā)揮有力促進作用。
4、產業(yè)集群逐步擴大 從產業(yè)集聚度來看,國內目前的石墨烯公司大多分布在東部沿海一帶,尤其是長三角、珠三角、京津冀魯聚合區(qū)。
其中,珠三角地區(qū)以深圳為核心,有著全國最好的石墨烯應用市場,在能源、新材料、電子信息、可穿戴設備、電動汽車等諸多領域產業(yè)集群發(fā)達。
京津冀石墨烯產業(yè)聯盟也在積極整合三地資源,加速推進低成本石墨烯及裝備技術的產業(yè)化進程,形成京津冀戰(zhàn)略性新興產業(yè)高地。
山東地區(qū)的石墨烯產業(yè)主要集中在青島和濟寧兩地。
經過幾年的發(fā)展,山東省已初步形成從石墨烯原材料、設備到應用領域的產業(yè)鏈雛形。
而江蘇作為國內較早發(fā)展石墨烯的省份,已形成“1+1+4”的產業(yè)創(chuàng)新格局,即以江蘇省石墨烯產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯盟為產學研合作載體,以江南石墨烯研究院、江蘇省產業(yè)技術研究院石墨烯材料研究所等為產業(yè)創(chuàng)新基地,在常州、無錫、泰州、南京四市形成石墨烯產業(yè)集群縱橫相連的產業(yè)創(chuàng)新布局。
浙江省寧波市作為國內最早開展石墨烯研發(fā)和產業(yè)化的地區(qū)之一,已在石墨烯技術創(chuàng)新與產業(yè)發(fā)展方面具備了顯著的先發(fā)優(yōu)勢、深厚基礎和良好環(huán)境,在石墨烯微片和石墨烯薄膜的制備及應用領域均有多項突破,形成全鏈條發(fā)展模式。
(文章來源:前瞻產業(yè)研究院) (責任編輯:DF381)。