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石墨烯:前景廣闊的二維納米材料


石墨烯:前景廣闊的二維納米材料

 

石墨烯:性能強大的新材料之王

石墨烯屬于二維碳納米材料,具有優(yōu)秀的力學特性和超強導(dǎo)電性導(dǎo)熱性等出色的材料特性,其下游應(yīng)用主要涵蓋基礎(chǔ)學科、新能源電池、柔性顯示屏、傳感器及復(fù)合材料等領(lǐng)域。石墨烯的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用方向主要分為粉體和薄膜,其中石墨烯粉體目前主要用于新能源、防腐涂料等領(lǐng)域,石墨烯薄膜主要應(yīng)用于柔性顯示和傳感器等領(lǐng)域,其中來自新能源的需求超過70%。工業(yè)化生產(chǎn)石墨烯常用CVD化學氣相沉積法,是目前被認為最有希望實現(xiàn)石墨烯薄膜大規(guī)模制備的方法。

 

應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展,市場規(guī)模持續(xù)增長

全球石墨烯行業(yè)市場規(guī)模呈穩(wěn)步增長態(tài)勢。預(yù)計到2020年末,全球和國內(nèi)石墨烯行業(yè)市場規(guī)模分別為95億美元和200億元,中國石墨烯市場規(guī)模約占全球石墨烯總市場規(guī)模的30%,并有逐年提高的趨勢。

國內(nèi)石墨烯應(yīng)用最廣泛的下游領(lǐng)域是新能源相關(guān)領(lǐng)域,包括新能源超級電容與鋰電池導(dǎo)電劑,隨著2020年新能源汽車持續(xù)加速滲透,行業(yè)將迎來高增速。全球石墨烯導(dǎo)電劑市場規(guī)模預(yù)計2020年達到139億元,年復(fù)合增長率約為64%,石墨烯超級電容市場預(yù)計2021年底達到0.84億美元,到2030年有望達到 6.09億美元,年復(fù)合增速超過20%。

除此之外,防腐涂料領(lǐng)域,2019年國內(nèi)防腐涂料產(chǎn)量增速達到18%,石墨烯防腐材料熱穩(wěn)定和抗菌性能優(yōu)勢顯著;石墨烯柔性屏方面,可穿戴設(shè)備是主要需求驅(qū)動力;傳感器方面,石墨烯化學敏感性強,在醫(yī)學等領(lǐng)域前景廣闊,2019年石墨烯傳感器市場達到了2億元,增速達到70%。

 

國內(nèi)外行業(yè)處于起步階段,靜待下游大規(guī)模應(yīng)用

石墨烯行業(yè)正處于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化前夕,世界各國對于石墨烯都給予了高度重視,全球已有80多個國家投入石墨烯的研發(fā)、生產(chǎn),歐美企業(yè)占據(jù)全球石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié),而亞洲石墨烯應(yīng)用市場前景向好。

中國石墨烯行業(yè)正處于市場導(dǎo)入期,產(chǎn)品尚未成熟,行業(yè)利潤率較低,但市場增速快。目前我國已經(jīng)形成京津冀魯、長江三角洲和珠江三角洲的三大聚合區(qū),多地分布式發(fā)展的石墨烯產(chǎn)業(yè)格局。中國石墨烯龍頭企業(yè)發(fā)展顯著,現(xiàn)已有上市公司10余家,主要研究領(lǐng)域集中于石墨烯導(dǎo)電劑、柔性顯示、導(dǎo)熱材料等方面,已初步具備大規(guī)模生產(chǎn)石墨烯薄膜和粉體的能力。

 

風險提示

下游應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展不及預(yù)期;石墨烯大規(guī)模制備技術(shù)發(fā)展緩慢;成本降低幅度不及預(yù)期。

關(guān)鍵結(jié)論和建議:

 

隨著石墨烯大規(guī)模制備方法的逐漸成熟,行業(yè)有望迎來黃金發(fā)展期。從2004年研制出至今,石墨烯的熱度有增無減,被譽為“新材料之王”,下游需求覆蓋散熱材料、新能源電池、柔性顯示和復(fù)合材料等熱門領(lǐng)域。當前化工新材料行業(yè)正處于高速發(fā)展機遇期,國產(chǎn)替代下需求加速催化,比如在5G通訊設(shè)備和新能源領(lǐng)域,傳統(tǒng)材料將逐漸不能滿足需求,而石墨烯材料由于其本身優(yōu)異的特性未來將完成對ITO和傳統(tǒng)電容、鋰電池材料的全面替代,行業(yè)正處于技術(shù)突破需求爆發(fā)前夜,中長期看行業(yè)高增速確定性較強。

全球石墨烯行業(yè)市場規(guī)模呈穩(wěn)步增長態(tài)勢,保持20%以上的增長率,預(yù)計到2020年末,全球和國內(nèi)石墨烯行業(yè)市場規(guī)模分別為95億美元和200億元。中國成為全球最大的石墨烯消費國家,國內(nèi)石墨烯下游新能源領(lǐng)域占據(jù)四分之三的需求。政策、技術(shù)和需求市場催化下,石墨烯行業(yè)有望迎來黃金發(fā)展期。

 

核心假設(shè)或邏輯

第一、全球石墨烯材料市場規(guī)模近年來穩(wěn)定增長,由于其本身優(yōu)異的特性將成為新能源、鋰電池、復(fù)合材料等領(lǐng)域的重要材料。2020年超級電容、鋰電池材料、防腐材料、傳感器等市場規(guī)模進一步擴張,且石墨烯材料成本下降,有望實現(xiàn)石墨烯下游應(yīng)用領(lǐng)域的大規(guī)模增長。

第二、目前石墨烯生產(chǎn)力主要集中于歐美中韓四個地區(qū),國外石墨烯行業(yè)起步較早,專利技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈布局較為成熟。我國雖然起步較晚,但現(xiàn)已占到世界石墨烯總產(chǎn)能的58%,是第一大生產(chǎn)國,現(xiàn)已經(jīng)有第六元素、東旭光電和道氏技術(shù)等上市公司從事石墨烯材料的研發(fā)生產(chǎn)應(yīng)用并具備一定規(guī)模,在石墨烯市場規(guī)模進一步擴展的大背景下,相關(guān)上市企業(yè)業(yè)績有望穩(wěn)步提升。

第三、在新材料大規(guī)模發(fā)展前提下,石墨烯作為重要一員需要持續(xù)提高制備技術(shù)及研發(fā)應(yīng)用。隨著技術(shù)進步,可穿戴設(shè)備、復(fù)合材料、新能源、鋰電池等領(lǐng)域需要更強大的材料提高屬性,石墨烯的材料特性能得到很好的發(fā)揮,因此可以預(yù)見石墨烯應(yīng)用在各個方面是必然的趨勢。

 

核心假設(shè)或邏輯的主要風險

第一、下游應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展不及預(yù)期;

第二、石墨烯大規(guī)模制備技術(shù)發(fā)展緩慢;

第三、成本降低幅度不及預(yù)期。

 

石墨烯:性能強大的新材料之王

石墨烯簡介:性能出色的二維碳納米材料

石墨烯是2004年用微機械剝離法從石墨中分離出的一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料,英文名為Graphene,為一層碳原子構(gòu)成的二維晶體。石墨烯與其他有機高分子材料相比,有比較獨特的原子結(jié)構(gòu)和力學特性,它的σ鍵與其他碳原子鏈接成六角環(huán)的蜂窩式層狀結(jié)構(gòu),且每個碳原子的垂直于層平面的pz軌道可以形成貫穿全層的多原子的大π鍵,因而具有優(yōu)良的導(dǎo)電和光學性能。石墨烯的理論楊氏模量達1.0TPa,固有的拉伸強度為130Gpa,是已知強度最高的材料之一,同時還具有很好的韌性,且可以彎曲,被譽為“新材料之王”、“黑金”。

石墨烯按照層數(shù)可分為單層石墨烯、雙層石墨烯、少層石墨烯和多層石墨烯。按照功能化形式可以分為氧化石墨烯、氫化石墨烯、氟化石墨烯等。按照外在形態(tài)、又可分為片、膜、量子點、納米帶或三維狀等。

石墨烯特點:具有優(yōu)異的力學和光電熱性能

石墨烯具有超強導(dǎo)電性、良好的熱傳導(dǎo)性、良好的透光性、溶解性、滲透率、高柔性和高強度等出色的材料特性。正因為這些性能,使它可應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,主要集中在基礎(chǔ)學科、新能源電池、柔性顯示屏、傳感器及復(fù)合材料等領(lǐng)域。

石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈趨于完善,下游需求領(lǐng)域不斷拓展

石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)完善,下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛但仍需探索

石墨烯材料本身表現(xiàn)出優(yōu)異的性能,其下游應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,可應(yīng)用在電池電極材料、半導(dǎo)體器件、透明顯示屏、傳感器、電容器、晶體管等方面,且在化學、材料、物理、生物、環(huán)境、能源等眾多學科領(lǐng)域已取得了一系列重要進展。石墨烯上游為石墨、下游主要應(yīng)用領(lǐng)域為新能源電池、涂料、柔性屏和傳感器等領(lǐng)域。

 

 

原材料石墨儲量居世界前列,需求有所下降

石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈上游的原料為石墨,中國是全球最大的石墨生產(chǎn)國,但可開采儲量僅為全球第二,占世界總儲量的25%,靜態(tài)可開采年限僅為116年,在全球主要的石墨生產(chǎn)國中,僅高于挪威。

我國石墨資源儲量與產(chǎn)量均占世界主要地位,在原料方面遙遙領(lǐng)先。2016年全球天然石墨產(chǎn)量為115萬噸,近兩年全球天然石墨產(chǎn)量有所下降,2018年全球天然石墨產(chǎn)量在93萬噸左右。

我國天然石墨產(chǎn)量在2018年達63萬噸,占世界總產(chǎn)量的68%,另外人造石墨產(chǎn)量約為13.8萬噸,石墨行業(yè)全球范圍內(nèi)產(chǎn)量減少,原材料供應(yīng)相應(yīng)減少,這需要對石墨烯中游制備提出更高的要求。

石墨烯制備方法多樣,大規(guī)模量產(chǎn)難度較大

石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈中游主要為石墨烯的制備。石墨烯的制備分為兩種:(1)“自上而下”:從石墨塊原材料出發(fā),將單層或幾層原子厚度的石墨烯層從石墨塊中剝離出,例如“液相剝離法”、“機械剝離法”等;(2)“自下而上”:從碳原子或碳化合物分子結(jié)構(gòu)出發(fā),如CH4?C2H2等,利用晶體生長重新排列出石墨烯,例如“化學氣相沉積法”、“小分子化學合成法”、“外延生長法”等。

不同制備方法獲得的石墨烯在品質(zhì)和成本上差異較大,與之相關(guān)的產(chǎn)品的適用領(lǐng)域也有一些差異。石墨烯粉體主要由球磨剝離法、液相剝離法和氧化還原法等制備,其中氧化還原法制備的石墨烯粉體層數(shù)最少,是目前最常采用的方法。石墨烯薄膜主要由氣相沉積法和外延生長法等制備,其中化學氣相沉積法可以制備大尺寸的石墨烯薄膜,是目前被認為最有希望實現(xiàn)石墨烯薄膜大規(guī)模制備的方法。

 

 

 

下游需求:應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展,市場規(guī)模持續(xù)增長

全球石墨烯行業(yè)市場規(guī)模呈穩(wěn)步增長態(tài)勢。2019年全球石墨烯行業(yè)市場規(guī)模為77億美元,復(fù)合增長率為45.89%,據(jù)預(yù)測,未來兩年石墨烯將保持約為20%的增速。

 

中國石墨烯市場規(guī)模近年來快速增長,2019年達163億元,預(yù)計2020年將超過200億元,年復(fù)合增長率約為60%。近幾年來看,中國石墨烯市場規(guī)模約占全球石墨烯總市場規(guī)模的30%,并有逐年提高的趨勢。

 

石墨烯的研究與應(yīng)用開發(fā)持續(xù)升溫,石墨和石墨烯有關(guān)的材料廣泛應(yīng)用在電池電極材料、半導(dǎo)體器件、透明顯示屏、傳感器、電容器、晶體管等方面。鑒于石墨烯材料優(yōu)異的性能及其潛在的應(yīng)用價值,在化學、材料、物理、生物、環(huán)境、能源等眾多學科領(lǐng)域已取得了一系列重要進展。

 

石墨烯下游應(yīng)用主要分為兩個方面:第一是石墨烯粉體下游應(yīng)用,第二是石墨烯薄膜下游應(yīng)用。其中石墨烯粉體可應(yīng)用在新能源電池、復(fù)合材料、鋰電池等方面,石墨烯薄膜可應(yīng)用在柔性顯示屏和傳感器等方面。

我國石墨烯目前應(yīng)用最廣泛的下游領(lǐng)域是新能源相關(guān)領(lǐng)域,是行業(yè)超高增長的主要驅(qū)動者。2017年石墨烯在新能源超級電容與鋰電池導(dǎo)電劑領(lǐng)域市場規(guī)模在50億元左右,占全國市場份額的71.4%,其中,石墨烯在防腐涂料、復(fù)合材料、生物傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用也占額較多且備受關(guān)注,節(jié)能環(huán)保和電子信息柔性顯示領(lǐng)域也有一定的涉及,例如中國寶安主要專注于鋰電池材料方面,華高墨烯主要專注新能源超級電容方面,第六元素主要專注于復(fù)合材料等方面。

 

 

超級電容器:解決充電時間長續(xù)航短瓶頸

超級電容器是指介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種新型儲能裝置,它既具有電容器快速充放電的特性,同時又具有電池的儲能特性,是一種擁有高能量密度的電化學電容器,比傳統(tǒng)的電解電容容量高上數(shù)百倍至千倍不等。與蓄電池和傳統(tǒng)物理電容器相比,超級電容器的特點主要體現(xiàn)在功率密度高、循環(huán)壽命長、工作溫限寬、免維護、綠色環(huán)保等方面。但其缺點主要體現(xiàn)在能量密度低,僅為鋰離子電池30%左右(Wh/L),安全問題嚴重等方面。石墨烯擁有良好的導(dǎo)電性、高密度和比表面積,是超級電容的理想材料。

石墨烯超級電容器因其優(yōu)秀的材料特性,如導(dǎo)電性、高密度和大比表面積,與傳統(tǒng)電池和傳統(tǒng)電容器相比,在放電率、充電率和輸出功率等方面均有顯著提高,使其能新能源電池方面取得廣泛應(yīng)用。

全球石墨烯超級電容市場規(guī)模預(yù)計在2021年底達到0.84億美元,到2030年全球石墨烯超級電容市場規(guī)模有望達到6.09億美元,期間年復(fù)合增長率到23.9%。而石墨烯超級電容器由于其重量輕,經(jīng)久耐用,能大容量儲能,縮短充電時間等優(yōu)勢,被交通運輸、工業(yè)、新能源電池和裝備等其他方面所歡迎。

亞太成為最大的區(qū)域市場,預(yù)計2021年占全球石墨烯超級電容市場的46%,到2030年持續(xù)增長,約占全球超級電容市場的50%。歐洲和北美市場位列二、三,預(yù)測分別約占全球石墨烯超級電容市場的27%、18%。中國、日本和韓國是石墨烯超級電容需求增長的主要國家,遠高于北美和歐洲等地。中日韓三國主要將石墨烯超級電容用于電動汽車和電子設(shè)備等方面。

由于國家政策支持,我國超級電容市場快速增長,從2010年的8.5億增加到2019年的118億元,同比增長30%,預(yù)測未來三年仍然保持將近30%的增長率,2020年預(yù)計可以達到150億元水平,石墨烯滲透率也將達到5.5%左右。

交通運輸領(lǐng)域持續(xù)占據(jù)石墨烯超級電容器最大的市場份額。目前我國超級電容的應(yīng)用主要集中于交通運輸、工業(yè)、新能源電池和其他方面。超級電容的細分產(chǎn)品規(guī)模呈逐年上升趨勢,考慮到石墨烯相比傳統(tǒng)電容電池的高性能優(yōu)勢和未來良好的競爭性,可以認為石墨烯超級電容也會呈大量增長趨勢,尤其是在交通運輸和新能源方面。交通運輸和裝備等領(lǐng)域?qū)Π踩?、輕便、清潔電池的需求會導(dǎo)致高功率和高能量密度電池的需求,最終推動石墨烯超級電容器市場的增長,尤其在電動車市場。

 

石墨烯超級電容器將解決制約電動汽車發(fā)展的兩大難題:充電時間長和續(xù)航里程短。預(yù)計超級電容器可以多儲存100倍的電能,比傳統(tǒng)電池節(jié)省150倍的成本,并將電池廢料堆環(huán)境的影響降低了5倍,充電周期可高達100萬次。石墨烯超級電容應(yīng)用于動力鋰電池行業(yè)是未來的發(fā)展趨勢,共同組成新能源車的動力系統(tǒng)。

 

防腐涂料:熱穩(wěn)定和抗菌性能優(yōu)勢顯著

防腐涂料是指防腐涂料是指由底漆、中漆和面漆組成的具有防腐蝕功能的涂料,依據(jù)涂料應(yīng)用領(lǐng)域的不同,可以分為常規(guī)防腐涂料和重防腐涂料。我國防腐涂料市場巨大,并且規(guī)模還在逐年增長。

石墨烯防腐涂料相對于其他防腐涂料而言,在導(dǎo)電性、熱穩(wěn)定性、力學性能、抗菌性能等方面優(yōu)勢更為明顯。石墨烯由于其良好的導(dǎo)電性能和片狀搭接阻隔性能,可以對氧和腐蝕介質(zhì)起到屏蔽作用,降低了防腐涂層的滲透性能,從而提高涂層的防腐蝕性能。中國防腐涂料發(fā)展較快,2019年,我國防腐涂料總產(chǎn)量535萬噸,同比增長18.4%,占涂料總產(chǎn)量的22.2%。在2010-2019年間,中國防腐涂料供給整體呈現(xiàn)增長較快增長趨勢,僅2018年產(chǎn)量有所下滑。

重防腐涂料是石墨烯應(yīng)用四大重點產(chǎn)業(yè)之一,應(yīng)用前景非常廣闊,需求逐年增加,帶動石墨烯需求也不斷增加。我國重防腐材料占防腐涂料的70%,產(chǎn)量增長呈逐年上升趨勢, 2019年產(chǎn)量為374萬噸,同比增長3.9%。重防腐材料在2017年達到最高為389萬噸,同比增長10.6%,居世界首位。進入2018年,重防腐涂料產(chǎn)量輕微下滑,約為352萬噸。

鋰電池導(dǎo)電劑:需求支撐&成本下降行業(yè)高增速

鋰電池導(dǎo)電劑的首要作用是提高電子電導(dǎo)率。導(dǎo)電劑在具活性物質(zhì)之間、活性物質(zhì)與集流體之間起到收集微電流的作用以減小電極的接觸電阻,提高鋰電池中電子的遷移速率,降低電池極化。此外,導(dǎo)電劑也可以提高極片加工性,促進電解液對極片的浸潤,從而提高鋰電池的使用壽命。常用的鋰電池導(dǎo)電劑可以分為兩類:第一類為傳統(tǒng)導(dǎo)電劑(如炭黑、導(dǎo)電石墨、碳纖維等),第二類為新型導(dǎo)電劑(如碳納米管、石墨烯及其混合導(dǎo)電漿料等)。

石墨烯作為新型導(dǎo)電劑,可以最大化的發(fā)揮導(dǎo)電劑等作用。這是由于其獨特的片狀結(jié)構(gòu),它與活性物質(zhì)的接觸為點-面接觸而不是常規(guī)的點點接觸形式,這樣可以減少導(dǎo)電劑的用量,提升鋰電池容量,其改性效果遠高于天然石墨。但是由于其成本較高,具有阻礙鋰離子傳輸?shù)缺锥松形赐耆还I(yè)化應(yīng)用。

 

我國鋰電池產(chǎn)量預(yù)計在2020年底將達到160GWh,年復(fù)合增長率約為27%。2018年石墨烯在鋰電池中的滲透率達到2.5%左右,預(yù)計2020年石墨烯滲透率將達到5%左右。

 

目前石墨烯導(dǎo)電劑的生產(chǎn)成本較高,2015年石墨烯導(dǎo)電劑的價格為 230美元/千克,與碳納米管導(dǎo)電劑價格大致相同,而石墨烯導(dǎo)電劑價格下降幅度遠超過碳納米管導(dǎo)電劑,預(yù)計2020年將下降至100美元/千克。隨著石墨烯生產(chǎn)工藝的進一步成熟,相關(guān)資本的涌入以及國家政策的大力支持,石墨烯導(dǎo)電劑將突破成本瓶頸,石墨烯導(dǎo)電劑的價格優(yōu)勢逐漸突顯。而碳納米管導(dǎo)電劑和炭黑導(dǎo)電劑預(yù)期價格變化不大,成本下降空間較小,與之相比,石墨烯導(dǎo)電劑發(fā)展?jié)摿εc價格潛力巨大。

 

石墨烯價格下降以及鋰電池產(chǎn)量和石墨烯滲透率快速增長將導(dǎo)致石墨烯導(dǎo)電劑市場規(guī)??焖僭鲩L。石墨烯在導(dǎo)電劑領(lǐng)域的市場規(guī)模預(yù)計在2020年達到139億元,年復(fù)合增長率約為64%。

全球動力鋰電池近年來保持高速增長狀態(tài),帶動鋰電池導(dǎo)電劑市場規(guī)模不斷增長。據(jù)國際市場研究機構(gòu)Adroit Market Research最新發(fā)布的報告預(yù)測,2018年至2025年,全球動力鋰電池市場規(guī)模年復(fù)合增長率接近14.3%,其中大部分增長規(guī)模來自亞太地區(qū)。亞太地區(qū)是2019年最大的汽車電池市場。石墨烯導(dǎo)電劑作為未來電動汽車鋰電池導(dǎo)電劑的研究不斷深入,也導(dǎo)致預(yù)測期內(nèi)動力鋰電池行業(yè)市場的迅速增加。

 
 

 

柔性顯示屏:可穿戴設(shè)備是市場主要驅(qū)動力

石墨烯薄膜具有因?qū)щ娦粤己?,高柔性,透光性強等原因,未來可廣泛應(yīng)用于柔性顯示領(lǐng)域。目前市場上使用最多的柔性顯示屏為ITO膜(陶瓷材料氧化銦錫),該材料制作工藝趨于成熟,價格較低。但彎折后就不再具有導(dǎo)電性,無法滿足未來移動設(shè)備、可穿戴設(shè)備柔性顯示屏的需求,而石墨烯薄膜因其良好的導(dǎo)電性,柔性,透光性,認為均優(yōu)于ITO膜,更適合柔性顯示屏未來發(fā)展趨勢,被認為是完美替代ITO膜的材料。近幾年,銀納米線等也開始成為ITO的替代材料,但其穩(wěn)定性較差,易斷,石墨烯薄膜仍為最合適的替代品。

 

國內(nèi)石墨烯薄膜市場規(guī)模逐步擴展,2019年可達80億元,年復(fù)合增長率為152%,預(yù)計2020年末石墨烯薄膜市場規(guī)模將達到150億元。

 

全球可穿戴設(shè)備市場規(guī)??焖僭鲩L,在201年末達到了333億美元,年復(fù)合增長率為15%左右。預(yù)計在2019年將到達420億美元,同比增長26%。據(jù)調(diào)查顯示,全球可穿戴設(shè)備出貨也大幅增加。

中國可穿戴設(shè)備產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模2019年達到600億元,年復(fù)合增長率約為44%,預(yù)計到2020年,將增加到780億元左右。石墨烯薄膜在此影響下,也將引來大幅度增長。

可穿戴設(shè)備市場規(guī)模的快速增加,將推動石墨烯薄膜應(yīng)用于柔性顯示的市場規(guī)模大幅提高。可穿戴設(shè)備要求高水平的柔性顯示屏,全球柔性顯示市場收入規(guī)模呈逐年增加趨勢,擁有透光性和高柔性的石墨烯薄膜在柔性顯示中的應(yīng)用市場規(guī)模有望迎來快速發(fā)展。隨著我國可穿戴設(shè)備市場規(guī)模的不斷擴張,石墨烯應(yīng)用在柔性顯示的市場規(guī)模也將引來巨大提升。

傳感器:石墨烯化學敏感性強,在醫(yī)學等領(lǐng)域前景廣闊

石墨烯是良好的化學傳感器制作材料。這個過程主要是通過石墨烯的表紅外光束激發(fā)等離子體面吸附性能來完成的,石墨烯化學探測器的靈敏度非常高。石墨烯獨特的二維結(jié)構(gòu)使它對周圍的環(huán)境非常敏感。石墨烯是電化學生物傳感器的理想材料,石墨烯制成的傳感器在醫(yī)學上具有良好的靈敏性。

石墨烯傳感器在國內(nèi)的市場規(guī)模在2019年達到了2億元,年復(fù)合增長率約為71%。預(yù)計到到2020年,石墨烯傳感器在國內(nèi)的市場規(guī)模約為4億元,實現(xiàn)了十倍擴張。

隨著市場中醫(yī)學,化學及可穿戴設(shè)備等方面對于石墨烯傳感器越來越多的需求,以及石墨烯薄膜制作成本逐步下降,石墨烯傳感器將越來越多地應(yīng)用于市場中,發(fā)展?jié)摿薮蟆?/span>

 

國內(nèi)外行業(yè)處于起步階段,靜待下游大規(guī)模應(yīng)用

全球產(chǎn)業(yè)化處于起步階段,未來發(fā)展空間廣闊

全球石墨烯行業(yè)仍處于產(chǎn)業(yè)化起步階段。市場以石墨烯粉體和石墨烯薄膜為主導(dǎo),盡管大規(guī)模生產(chǎn)仍存在一定困難,但未來發(fā)展空間廣闊。從市場規(guī)模來看,2014年以來,全球石墨烯市場規(guī)??焖僭鲩L,2019年全球石墨烯市場規(guī)模約為1.1億美元,預(yù)計在2025年達到21億美元,2020至2025年石墨烯復(fù)合年增長率將達到40%,尤其是散熱材料、新能源電池、柔性顯示和復(fù)合材料市場。

石墨烯因其優(yōu)秀的材料特性具有巨大的潛力。石墨烯行業(yè)正處于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化前夕,世界各國對于石墨烯都給予了高度重視,全球已有80多個國家投入石墨烯的研發(fā)、生產(chǎn),尤其是一些發(fā)達國家聚焦石墨烯下游應(yīng)用的研發(fā),例如美、歐、日、韓等地區(qū)密集發(fā)布政策、投入大量資金,扶持石墨烯相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,對推動石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了戰(zhàn)略部署。

 

歐美企業(yè)占據(jù)全球石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)。歐美企業(yè)在石墨烯制備技術(shù),復(fù)合材料、核心電子元件等應(yīng)用產(chǎn)品保持領(lǐng)先優(yōu)勢,而亞洲石墨烯應(yīng)用市場前景向好。不僅如此,IBM、英特爾、陶氏化學、三星等國際知名跨國企業(yè)紛紛將石墨烯及其應(yīng)用技術(shù)作為長期戰(zhàn)略發(fā)展方向,而且還涌現(xiàn)出了大批專門從事石墨烯研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用的機構(gòu)和企業(yè)。

 

 

國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈初步成型,國內(nèi)以新能源領(lǐng)域為主

我國石墨烯產(chǎn)業(yè)前景廣闊,產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)增長。同時我國政府高度重視石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展,已將石墨烯列入我國“十三五規(guī)劃”的165項重大工程。

中國石墨烯行業(yè)正處于市場導(dǎo)入期,產(chǎn)品尚未成熟,行業(yè)利潤率較低,但市場增長率較高。預(yù)計隨著石墨烯制備技術(shù)的不斷突破和下游應(yīng)用的不斷成熟,將進一步促進和推動石墨烯的應(yīng)用發(fā)展及市場規(guī)模擴大。我國石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈近年來已初步打通,上下游鏈條逐步完善,上游石墨礦開發(fā)技術(shù)不斷創(chuàng)新,中游石墨制備方法不斷改進,下游應(yīng)用領(lǐng)域研發(fā)不斷拓展。正是由于產(chǎn)業(yè)鏈不斷發(fā)展,我國石墨烯市場規(guī)模有持續(xù)較快增長的趨勢。石墨烯作為“新材料之王”,目前大規(guī)模制備方式仍存在缺陷,下游應(yīng)用領(lǐng)域仍未被開發(fā)完全,所以仍保有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

目前我國已經(jīng)形成京津冀魯、長江三角洲和珠江三角洲的三大聚合區(qū),多地分布式發(fā)展的石墨烯產(chǎn)業(yè)格局。從整體石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈布局來看,中游領(lǐng)域:我國自2018年以來,石墨烯粉體和薄膜的生產(chǎn)規(guī)模進一步擴大,石墨烯產(chǎn)業(yè)化趨勢日益強勁,多個石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心開始創(chuàng)立,例如常州第六元素、青島昊鑫、寧波墨西等多家企業(yè)已擁有國內(nèi)領(lǐng)先的石墨烯粉體生產(chǎn)線;長沙暖宇新材料科技公司年產(chǎn)量100萬平方米的石墨烯膜生產(chǎn)線已開建,預(yù)計建成后將成為國內(nèi)第二大石墨烯膜生產(chǎn)線。各地各種石墨烯制備技術(shù)不斷突破創(chuàng)新,下游應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化也逐步拓展。

中國石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展速度較快,現(xiàn)已有10余家上市公司具有石墨烯相關(guān)研究及生產(chǎn)業(yè)務(wù),目前主要研究領(lǐng)域集中于石墨烯導(dǎo)電劑、柔性顯示、導(dǎo)熱材料等方面,已初步具備大規(guī)模生產(chǎn)石墨烯薄膜和粉體的能力。

 

相關(guān)上市公司盤點:

中泰化學

公司主營聚氯乙烯樹脂(PVC)、離子膜燒堿、鹽酸、粘膠纖維和紡紗等產(chǎn)品,是全國大型氯堿化工企業(yè)之一。公司于 2013 年收購廈門凱納石墨烯技術(shù)有限公司,開始進軍石墨烯產(chǎn)業(yè)。公司主要研發(fā)石墨烯粉體的生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù),重點研究石墨烯與PVC產(chǎn)品的結(jié)合應(yīng)用。廈門凱納是國內(nèi)首家研發(fā)石墨烯的高科技企業(yè),主要采用機械剝離工藝生產(chǎn)石墨烯產(chǎn)品,目前已開發(fā)出生產(chǎn)石墨烯粉體的第六代技術(shù),實現(xiàn)環(huán)保、低成本、大規(guī)模量產(chǎn)高品質(zhì)石墨烯,解決了石墨烯粉體制作成本高的難題?,F(xiàn)已推出鋰電池導(dǎo)電劑、碳塑合金、石墨烯散熱器和石墨烯復(fù)合材料等系列成熟應(yīng)用產(chǎn)品。

寶泰隆

公司主要負責新能源、納米新材料與煤炭開采應(yīng)用等。公司掌握石墨烯上游石墨礦豐富資源,同時在2018年,與北京石墨烯研究院有限公司和七臺河市政府合作成立了“寶泰隆新材料股份有限公司北京技術(shù)研發(fā)中心”,重點研究石墨烯導(dǎo)電方面的技術(shù)和發(fā)展,積極拓展石墨烯下游產(chǎn)品和中游制備等方面。

道氏技術(shù)

公司是國內(nèi)領(lǐng)先的陶瓷產(chǎn)品供應(yīng)商,主要生產(chǎn)陶瓷墨水、全拋印刷釉和基礎(chǔ)釉。公司于 2016年開始,進軍石墨烯導(dǎo)電材料產(chǎn)業(yè),并收購青島昊鑫 55%股權(quán),青島昊鑫是國內(nèi)領(lǐng)先的石墨烯導(dǎo)電劑供應(yīng)商。石墨烯導(dǎo)電劑產(chǎn)品主要供應(yīng)給比亞迪和國軒高科,同時青島昊鑫與國內(nèi)外科學家技術(shù)研發(fā)團隊進行技術(shù)合作,技術(shù)實力雄厚。

二維碳素

公司是國內(nèi)專業(yè)從事石墨烯研發(fā)制作的企業(yè),主營業(yè)務(wù)是大面積石墨烯透明導(dǎo)電薄膜和石墨烯電容式觸控模組等下游應(yīng)用,已在新三板上市。2018年起,公司開始擴大石墨烯相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域,例如石墨烯電采暖產(chǎn)品、穿戴、理療、服裝等。

第六元素

公司是同時具備石墨烯粉體和石墨烯薄膜規(guī)?;a(chǎn)能力的企業(yè),主要從事石墨烯粉體、石墨烯薄膜和其他新型碳材料的研發(fā)生產(chǎn),已在新三板上市。公司主要研發(fā)下游應(yīng)用領(lǐng)域為石墨烯粉體的防腐涂料和散熱膜等復(fù)合材料領(lǐng)域,石墨烯薄膜的柔性顯示、傳感器和柔性加熱等領(lǐng)域。

東旭光電

公司是國內(nèi)最大的液晶玻璃基板制造商,也是全球領(lǐng)先的光電顯示材料供應(yīng)商。公司石墨烯產(chǎn)業(yè)主要采用了“內(nèi)生+外延”雙輪驅(qū)動的模式。自2014年開始,公司與多家國內(nèi)外大學與科研機構(gòu)展開技術(shù)合作與交流,先進軍了石墨烯薄膜領(lǐng)域,后收購上海碳源匯谷,致力于石墨烯粉體的開發(fā)應(yīng)用,于2016年發(fā)售石墨烯基鋰電池“烯王”。除石墨烯鋰電池領(lǐng)域,公司從2017年起已有多款產(chǎn)品實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,例如石墨烯LED照明、石墨烯電采暖方向、石墨烯電暖氣和石墨烯發(fā)熱地板等,還斬獲首批海外石墨烯應(yīng)用產(chǎn)品訂單,成功進入國際市場。(信息來源:化工之誠)

以上文章來源于化工之城
 

轉(zhuǎn)載自公眾號:石墨盟

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