2017年世界石墨烯創(chuàng)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(nèi)外專家縱論石墨烯發(fā)展最新態(tài)勢，并集中展示石墨烯產(chǎn)業(yè)的先進科研和應(yīng)用成果。石墨烯被稱為“黑金”，今年是石墨烯產(chǎn)業(yè)化的元年，各種下游應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化成果層出不窮，在政策的支持下，石墨烯產(chǎn)業(yè)將在未來的1-2年內(nèi)迎來質(zhì)變，在產(chǎn)業(yè)和資本端迎來雙突破，建議關(guān)注在石墨烯領(lǐng)域率先布局的公司，如寶泰隆、東旭光電、道氏技術(shù)、德爾未來等。
石墨烯行業(yè)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(fā)現(xiàn)的最薄、強度最大、導(dǎo)電導(dǎo)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(shù)新產(chǎn)業(yè)革命。
除世界石墨烯創(chuàng)新大會即將召開外，最近石墨烯行業(yè)也利好不斷，研發(fā)亮點頻出，未來發(fā)展不可限量。在國內(nèi)，上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究發(fā)現(xiàn)，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(zhì)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(chǔ)，有助于推動石墨烯材料在微電子領(lǐng)域的應(yīng)用。蘭州大學(xué)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(diào)控泊松比效應(yīng)探索、微界面調(diào)變超絕熱特性，首次實現(xiàn)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(shù)，對于石墨烯材料的低成本、大尺度、大規(guī)模化生產(chǎn)應(yīng)用具有重要意義。在海外，在最新的基于石墨烯的創(chuàng)新中，美國麻省理工學(xué)院工程師團隊利用這種材料研發(fā)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(tǒng)快10倍以上，從而徹底改變了透析過程。
下游應(yīng)用多點開花
中國在石墨烯制備領(lǐng)域也取得了產(chǎn)業(yè)化的突破。2013年5月，國內(nèi)首條年產(chǎn)量達3萬平方米的石墨烯薄膜生產(chǎn)線在江蘇常州投產(chǎn)。目前我國石墨烯企業(yè)已超過百家，并在常州、無錫、青島、深圳等地形成產(chǎn)業(yè)集群。從產(chǎn)品上來看，其生產(chǎn)產(chǎn)品大多數(shù)作為石墨烯電池的導(dǎo)電劑、涂料、導(dǎo)熱膜使用在這些企業(yè)中，中端單層高純度小尺寸石墨烯逐漸實現(xiàn)小規(guī)模生產(chǎn)，單層高純度大尺寸石墨烯還處于研發(fā)初期階段。
未來幾年內(nèi)，石墨烯將主要用于導(dǎo)電油墨、防腐涂料、散熱材料、鋰電池、超級電容等五大領(lǐng)域。1）在導(dǎo)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(xiàn)印刷，具有較大的成本優(yōu)勢；2）防腐涂料中添加石墨烯后，能夠形成穩(wěn)定的導(dǎo)電網(wǎng)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(yīng)用于海上風(fēng)電塔筒的防腐等相關(guān)產(chǎn)品并在各類防腐領(lǐng)域應(yīng)用；3）在散熱材料上，石墨烯導(dǎo)熱片的導(dǎo)熱快、可折疊等性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于石墨片，極佳的散熱材料如熱導(dǎo)纖維、熱導(dǎo)塑料等，并且技術(shù)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(dǎo)電添加劑，來改善電極材料的導(dǎo)電性能，提高倍率性能和循環(huán)壽命。5）在超級電容上，石墨烯的電導(dǎo)率高、比表而積大、且化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)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(jīng)實現(xiàn)石墨烯超級電容器的投產(chǎn)。
未來千億規(guī)模，中國或占主導(dǎo)
從市場規(guī)模看，目前全球石墨烯年產(chǎn)能已達到百噸級，業(yè)內(nèi)預(yù)計未來五年到十年，石墨烯年產(chǎn)能將達到千噸級。預(yù)計全球石墨烯應(yīng)用市場2020年將成長至1000億元的規(guī)模，中國在全球石墨烯市場上占據(jù)主導(dǎo)地位。中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟預(yù)計，到2020年，石墨烯產(chǎn)業(yè)化規(guī)模將取得突破。其中，新能源行業(yè)的鋰電池和超級電容市場規(guī)模將突破534億元。在電子信息行業(yè)的柔性顯示和可穿戴領(lǐng)域，市場規(guī)模將突破267億元。在熱管理領(lǐng)域，電子產(chǎn)品散熱膜、LED散熱材料、石墨烯發(fā)熱膜等市場規(guī)模將突破341億元。
從石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈上看，上游主要是石墨烯設(shè)備制造，中游是石墨烯粉體+薄膜生產(chǎn)，下游是石墨烯終端應(yīng)用。最先受益的是石墨烯設(shè)備、石墨烯薄膜生產(chǎn)以及石墨烯鋰電池。最好的商業(yè)模式是可以將石墨烯粉體+薄膜生產(chǎn)以及石墨烯應(yīng)用相結(jié)合的模式，能夠形成閉環(huán)，同時可以控制石墨烯質(zhì)量。
從產(chǎn)業(yè)政策上看，我國連續(xù)出臺了石墨烯相關(guān)政策，不斷推動石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。自2012 年工信部《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)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(lǐng)域內(nèi)相關(guān)扶持政策層出不窮。石墨烯也被《中國制造2025》列為戰(zhàn)略前沿材料之一。2015年出臺了《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》，并在全球率先啟動了石墨烯國家標(biāo)準(zhǔn)制定工作。此外，《納米材料十三五重點專項》、《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》、《關(guān)于加快新材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的指導(dǎo)意見》都重點提及了石墨烯新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2016年7月30日，國家石墨烯材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟在成都掛牌成立，這是國內(nèi)首個“國字頭”石墨烯材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，將快速推進我國十三五期間石墨烯的產(chǎn)業(yè)化進程。2017年工信部《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》中明確提出突破石墨烯材料規(guī)模化制備和微納結(jié)構(gòu)測量表征等共性關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建若干石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈，形成一系列產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。