石墨烯的发展前景如何?石墨烯发展前景的展望分析

石墨烯的发展前景如何?从市场占比来看,石墨烯粉体占据了中国石墨烯产品的绝大部分市场,且石墨烯粉体的部分应用已经实现了商用,例如锂电储能行业。

石墨烯的发展前景如何?石墨烯发展前景的展望分析

石墨烯的发展前景如何?

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。

在锂电池导电浆料、涂料涂层、导热膜、柔性显示以及传感器方面都有应用。石墨烯被称为“黑金”,是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,在能源、生物技术、水资源、电子及网络技术、航天航空和汽车工业等诸多领域展现出广阔应用前景。

据业内人士介绍,石墨烯是二维平面依靠碳原子键连接形成的一种材料,当石墨烯片层产生一定的弯曲结构时,则使处于平衡状态的碳原子具有一定的应力并处于较高能量状态。同时,由于曲面石墨烯的特性,可以在水或者油脂类溶液中达到非常稳定的分散状态,以此来避免由于颗粒太小而出现的团聚效应从而更容易加以利用。

继在2012年《新材料产业“十二五”发展规划》和2016年《“十三五”材料领域科技创新专项规划》等规划相继实施后,石墨烯已经初步实现了产业化,在我国制造业发展中的重要战略地位,在电化学储能、海洋工程、柔性电子器件、重大环保技术装备、汽车、航天航空行业等领域都有较为广泛的应用。

2020年,国家发改委发布了《国民经济和社会发展第十四个五年规划纲要》。《纲要》指出计划在2021-2025年期间进一步大力支持发展新材料产业,并力求实现产业独立自主。这一政策的转变标志着我国石墨烯行业从兴起走向独立高速发展,未来预计产业规模将进一步扩大。

信部发布《中国制造2025重点领域技术路线图》中,指出石墨烯材料集多种优异性能于一体,是主导未来高科技竞争的超级材料,广泛应用于电子信息、新能源、航空航天以及柔性电子等领域,可极大推动相关产业的快速发展和升级换代,市场前景巨大,有望催生产业规模千亿元。

根据规划,到2025年,高质量石墨烯粉体年产达可达万吨级以上,薄膜年产达上亿平方米,实现8英寸石墨烯芯片批量生产,突破石墨烯在电子信息领域应用的技术瓶颈,整体产业规模突破千亿。

截至目前,国家工信部已先后公示了多批专精特新“小巨人”企业名单,主要集中在新一代信息技术、高端装备制造、新能源、新材料、生物医药等中高端产业,其中九成以上企业集中在“四基”领域——即核心基础零部件和元器件,关键基础材料,先进基础工艺,产业技术基础。

专家表示,立足国内发展现实,制胜新赛道,对曲面石墨烯等新材料领域,要将政府的组织优势和市场的竞争机制有机结合起来,调动方方面面的积极性,聚焦产业政策、创新体系、金融支持、人才政策、企业发展机制和国际合作等方面发力,打造一流创新生态。

石墨烯企业数量增长引领行业快速发展。从地域分布来看,石墨烯企业主要分布在东部沿海地区,且已经形成了具有一定规模的石墨烯产业集群。从企业规模来看,石墨烯行业企业数量多,但大部分规模都相对较小,随着一些石墨烯上市企业不断发展,龙头企业有望逐步显现。在企业数量方面,我国石墨烯产业在业企业数从2013年的3339家增长至2022年的12268家。

从市场占比来看,石墨烯粉体占据了中国石墨烯产品的绝大部分市场,且石墨烯粉体的部分应用已经实现了商用,例如锂电储能行业。而石墨烯薄膜多用于手机屏或柔性屏领域,由于技术尚未成熟,石墨烯薄膜的应用市场仍处于技术研发阶段,市场份额相对较少。

中国石墨烯行业中游与下游之间的协同发展趋势明显,下游应用范围和场景的扩大将带动中游石墨烯产量的提高,从而对整个行业的发展都起到助推作用。石墨烯的研究与应用开发持续升温,石墨和石墨烯有关的材料广泛应用在电池电极材料、半导体器件、透明显示屏、传感器、电容器、晶体管等方面。

鉴于石墨烯材料优异的性能及其潜在的应用价值,在化学、材料、物理、生物、环境、能源等众多学科领域已取得了一系列重要进展。

目前我国已经形成京津冀鲁、长江三角洲和珠江三角洲的三大聚合区,多地分布式发展的石墨烯产业格局。从整体石墨烯产业链布局来看,中游领域:近年以来,石墨烯粉体和薄膜的生产规模进一步扩大,石墨烯产业化趋势日益强劲,多个石墨烯产业创新中心开始创立。

例如常州第六元素、青岛昊鑫、宁波墨西等多家企业已拥有国内领先的石墨烯粉体生产线;长沙暖宇新材料科技公司年产量100万平方米的石墨烯膜生产线已开建,预计建成后将成为国内第二大石墨烯膜生产线。各地各种石墨烯制备技术不断突破创新,下游应用产业化也逐步拓展。

中国石墨烯行业正处于市场导入期,产品尚未成熟,行业利润率较低,但市场增长率较高。预计随着石墨烯制备技术的不断突破和下游应用的不断成熟,将进一步促进和推动石墨烯的应用发展及市场规模扩大。

我国石墨烯产业链近年来已初步打通,上下游链条逐步完善,上游石墨矿开发技术不断创新,中游石墨制备方法不断改进,下游应用领域研发不断拓展。正是由于产业链不断发展,我国石墨烯市场规模有持续较快增长的趋势。石墨烯作为“新材料之王”,目前大规模制备方式仍存在缺陷,下游应用领域仍未被开发完全,所以仍保有较大的发展潜力。

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