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石墨烯产业化将迎关键之年 三趋势与两瓶颈需注意

导读: 受政策力挺,新材料领域,高品质特钢、高强度合金等新型结构材料;高温合金;石墨烯以及高性能纤维、功能高分子材料及复合材料等化工新材料将迎来利好发展机遇,众多新材料中,首先看好石墨烯的发展。

  近期,中国石油化工联合会发布《石油和化学工业“十三五”发展指南》,提出“十三五”期间,化工新材料等战略性新兴产业占比也将明显提高等内容。业界认为,新材料现已成为我国新兴产业发展的基石,其研发和产业进程将成为我国实现制造业强国的关键支撑。早前,“十三五”规划中,就明确提出要大力发展新材料领域。

  受政策力挺,新材料领域,高品质特钢、高强度合金等新型结构材料;高温合金;石墨烯以及高性能纤维、功能高分子材料及复合材料等化工新材料将迎来利好发展机遇,众多新材料中,首先看好石墨烯的发展。

  二十一世纪新材料之王 石墨烯优势引关注

  石墨烯是一种神奇的纳米级新材料,具有透光性好、导热系数高、电阻率低、电子迁移率高、高机械强度特点,能在诸多应用领域取代原有材料发挥高效性能,因而已经取代硅,成为”二十一世纪新材料之王“。自2010年石墨烯附上了诺贝尔的光辉之后,凭借着其优良的性能、众多的功能等优势被广泛的运用在了锂电池、航空汽车零部件、散热素材、集成电路等领域,并被人誉为“除了吃以外,石墨烯涉及了一切产品及各个领域中”的神奇材料。

  近期,我国南京理工大学的科研组新研究出来的“氧化石墨的杂化及其在能源中的应用”的新成果,大大提高了锂电池的能量储备量,能够改善当前电池续航时间短、使用寿命不长的通病,将带动锂电池产业以及新能源汽车等相关产业发展。基于石墨烯优秀的性能,各国都在不遗余力推动石墨烯产业化发展,石墨烯相关的技术研发已列入美国、英国、日本和韩国等国新材料领域重点的支持项目。

  政策暖风频吹 石墨烯产业规模初显

  当前我国ICT产业国产化替代趋势加强,石墨烯的优异性能将有助于我国在ICT产业不断取得突破。因此近年,我国政策红包不断向石墨烯领域发放。2012年工信部发布《新材料产业“十二五”发展规划》,首次明确提出支持石墨烯新材料发展;2014 年11月,我国发布的《关键材料升级换代工程》提出到2016 年实现石墨烯的批量稳定生产和规模化应用;2015年,《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》发布,提出了将石墨烯打造为先导产业,并在2020年形成完善的石墨烯产业体系,实现石墨烯标准化、系列化和低成本化等要求;《重点领域技术路线图》进一步明确未来十年我国石墨烯产业的发展路径,总体目标是 “2020年形成百亿产业规模,2025年整体产业规模突破千亿”。2016年恰逢“十三五”开局之年,业界预测石墨烯进入《新材料产业“十三五”重点产品目录》应无悬念。在频繁的政策利好下,石墨烯迎来在各行各业大显身手的绝佳机会,产业也初显成效。

  如技术研究方面,2011年,国内与石墨烯有关的论文为278篇,2012年为494篇,2013年为718篇,2014年上升至914篇,2015年为1239篇;技术专利上。目前我国在国际上已经申请2200多项石墨烯专利技术,约为全球石墨烯专利技术的三分之一。产业规模上,我国形成了以江苏省(常州、无锡、南京等地)为中心,宁波、青岛、重庆、德阳、河北、北京等地活跃分散发展的格局。产业链中,下游公司居多。目前,我国石墨烯产业已经有超过50 家的制备及相关应用开发企业,目前市场竞争也主要集中在石墨烯规模化制备技术以及与下游商业化应用对接两方面。

  市场可突破50亿元 三趋势与两瓶颈需注意

  据报道,在政策利好下,2016年石墨烯产业化将迎来关键之年,市场空间有望突破50亿元人民币。其中电子设备散热材料将有36亿元、导电添加剂为8亿元、透明导电膜3亿元、超级电容器2亿元以及军工材料1亿元。总体而言,石墨烯市场前景与发展趋势都被看好,不过对于产业发展而言,仍有诸多不足之处。

  作为新兴行业,我国石墨烯产业链还极为薄弱,没有形成完整的、成熟的产业链上下游,石墨烯研发制备企业和下游应用企业脱节是主要特点。目前石墨烯仍处于产业化初期,善未完全实现石墨烯的规模化应用,对石墨烯产品最大的需求市场仍然是科研院校和少量生产厂商。由于下游需求未起,大部分石墨烯企业目前仍无法找到稳定的商业模式和盈利模式。

  阻碍石墨烯大规模商业化应用的难点在于两个方面:工艺上来看,如何批量化地制备大面积、稳定性好、高质量的石墨烯是难点之一,目前整个行业仍处于产品研发阶段,只有少数企业能够大规模制备高质量石墨烯,行业层面的不良率影响了下游的应用推广;销售层面上看,业内企业仍无法稳定获取利润,如何整合上下游产业链,即推广或销售将成为石墨烯产业发展的关键。

  石墨烯产业将有以下发展趋势,值得相关公司关注。

  随着石墨烯制备水平的发展和石墨烯应用技术水平的发展,石墨烯材料能够应用在更多的下游产品和领域中。预计到2024年前后,石墨烯器件有望替代互补金属氧化物半导体(CMOS)器件,在纳米电子器件,光电化学电池、超轻型飞机材料等研究领域得到应用;消费电子类应用将成石墨烯技术攻克主方向。石墨烯制备水平和应用技术水平的发展是相辅相成的,以目前的发展水平看,电子元件领域的应用对石墨烯的质量和技术要求最高,也最难以实现,我们预计其应用在10年左右;石墨烯在消费电子类的应用主要需克服制备技术的难关,这也是目前石墨烯研究中最热点的方向,我们预计制备技术在未来1-2年内会有所突;

  石墨烯的研究和产业化发展持续升温。从石墨烯专利领域分布来看,其应用技术研究布局热点包括:石墨烯用作锂离子电池电极材料、太阳能电池电极材料、薄膜晶体管制备、传感器、半导体器件、复合材料制备、透明显示触摸屏、透明电极等。

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