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石墨烯行业发展前景分析 产品研发处于国际先进水平

在政策的扶持鼓励下,我国石墨烯产业近年迎来大发展,常州石墨烯产业园、无锡石墨烯产业应用示范基地、青岛石墨烯产业创新示范基地等相继成立。随着产业化的提速,石墨烯产业集群持续壮大。

石墨烯行业概况分析

近年来,石墨烯概念在全球受到追捧,中国石墨烯产业发展也较快。中国是世界第二大石墨资源国,石墨基础储量约占世界总储量的33%,已查明资源储量2.6亿吨,预测资源潜力18.7亿吨,主要分布在黑龙江、内蒙古和山东等省区。石墨烯的应用主要集中在储能、复合材料、电子信息、水-气体处理、医疗健康等方面。

石墨烯研究全球化热潮

石墨烯相关研究已有较长时间,相关专利申请在1994年出现。但一直被认为是假设性材料,直到2004年,英国曼彻斯特大学的科学家安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫成功从实验中分离出石墨烯,两人因此分享了2010年诺贝尔物理学奖。随后,石墨烯激起了全世界的研发热潮,专利申请开始持续大幅度增长,热度至今不减。

2006-2016年全球石墨烯专利申请数量的年度分布情况(单位:件)

2006-2016年全球石墨烯专利申请数量的年度分布情况(单位:件)

数据来源:公开资料、前瞻产业研究院整理

中国石墨烯市场规模预测

据前瞻产业研究院发布的《石墨烯行业深度市场调研与投资战略规划分析报告》最新统计数据显示,预计2018年中国石墨烯市场规模将达到280亿元,到2019年中国石墨烯市场规模将达560亿元,未来五年(2018-2022)年均复合增长率约为70.48%,2022年中国石墨烯市场规模将达到2365亿元。

2018-2022年中国石墨烯市场规模情况及预测

2018-2022年中国石墨烯市场规模情况及预测

数据来源:前瞻产业研究院整理

中国是世界第一大石墨生产国,目前,国内已基本形成以长三角、珠三角和京津冀鲁区域为聚合区,多地分布式发展的石墨烯产业格局。从石墨烯的应用领域来看,石墨烯应用研究方面的专利申请共超1.2万件。

中国石墨烯行业发展领先世界

石墨烯专利数量全球第一。截止2016年,在全球主要优先权专利申请统计中,中国石墨烯专利占比达 58%;在全球前十位石墨烯专利申请机构中,浙江大学、清华大学等五所中国高校入围。由此可见,中国目前石墨烯的研发水平已在国际上处于相对领先地位。

2016年石墨烯专利数量占比统计情况

2016年石墨烯专利数量占比统计情况

数据来源:公开资料、前瞻产业研究院整

石墨烯各个细分市场产业规模

从行业联盟的视角,未来5年柔性显示、锂电池和复合材料等领域有望 迎来飞跃。据前瞻产业研究院预测到2020年,石墨烯在新能源行业的锂电池和超级电容市场规模将突破534亿元;电 子信息行业的柔性显示和可穿戴领域,市场规模将突破67亿元;

在复合材料市场的塑料、橡胶、涂料、导电油墨四大领域,规模将突破372亿元;

在节能环保领域,将突破90亿元;在热管理领域,电子产品散热膜、LED 散热材料、石墨烯发热膜等市场规模将突破341 亿元;

在生物医药领域方面,石墨烯应用于生物安全、纳米载药体系、基因治疗、生物监测以及生物成像和诊断方面,市场规模将突破 91亿元。因此,柔性显示、锂电池和复合材料等领域是石墨烯未来产业化突破的重点领域。

2020年石墨烯各个细分市场的产业规模情况及预测(亿元)

2020年石墨烯各个细分市场的产业规模情况及预测(亿元)

数据来源:公开资料、前瞻产业研究院整

政策支持加码

由于石墨烯良好的材料性能和巨大的市场潜力,世界各国相继投入大量的资金进行与石墨烯相关的研究,也出台了相应的产业扶持政策。我国石墨烯的发展得到了国家和各级地方政府的大力扶持,并且支持力度在不断加大。《新材料产业发展指南》、《“十三五”材料领域科技创新专项规划》和《工业和信息化部、财政部、保监会关于开展重点新材料首批次应用保险补偿机制试点工作的通知》等国家相关政策的出台均表明石墨烯产业属于国家重点鼓励和支持的行业。石墨烯的发展将继续获得良好的外部环境。

行业进入快速发展期

经过近几年的蓬勃发展,石墨烯产业正从导入期步入到成长期阶段,目前国内从事石墨烯企业众多,从上市公司到初创企业纷纷涉足石墨烯领域;石墨烯制备技术,如氧化还原法和CVD渐成主流,目前石墨烯产品价格具备工业化使用的条件;另外,石墨烯在部分应用领域,如石墨烯在重防腐涂料领域和复合材料领域应用已日益成熟,市场增长快速;石墨烯属于非标产品,瞄准高端应用市场,需要满足下游客户定制化需求,与客户关系密切,这也增加了市场的壁垒;近两三年来,围绕石墨烯标准制定的工作也在紧锣密鼓地进行着,标准的陆续出台将对石墨烯产业的快速健康成长发挥有力促进作用。

处于国际先进水平

2017年,我国石墨烯产业已经从基础材料研发向应用产品开发方向转变,石墨烯相关的应用产品开发企业数量迅速增加,结果使得石墨烯应用产品向多样化、专业化方向发展,在应用产品研发方面我国已经走在世界前列。

2017年,石墨烯应用产品研发势头较好的方向有:手机触摸屏、锂离子电池、超级电容器以及增强塑料、防腐涂料、石墨烯温控材料等复合材料等领域,在石墨烯产业化进程上,我国基本处于国际先进水平。

性能优势

由于碳原子之间化学键的特性,使得石墨烯既是最薄的材料,也是最强韧的材料,断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料。而因为只有一层原子,电子的运动被限制在一个平面上,为它带来了全新的电学属性。石墨烯在可见光下透明,但不透气。这些特征使得它非常适合作为保护层和透明电子产品的原料。

替代硅的理想材料

硅基材料集成电路主频越高,热量也随之提高,并最终撞上功耗墙。目前硅基芯片最高的频率是在液氮环境下实现的8.4G,日常使用的桌面芯片主频基本在3G到4G,笔记本电脑为了控制CPU功耗,主频普遍控制在2G到3G之间。

相对于现在普遍使用的硅基材料,石墨烯在室温下拥有10倍的高载流子迁移率,同时具有非常好的导热性能,芯片的主频理论上可以达到300G,并且有比硅基芯片更低的功耗。早在几年前,IBM在实验室中的石墨烯场效应晶体管主频达155G。

产业集群逐步扩大

在政策的扶持鼓励下,我国石墨烯产业近年迎来大发展,常州石墨烯产业园、无锡石墨烯产业应用示范基地、青岛石墨烯产业创新示范基地等相继成立。随着产业化的提速,石墨烯产业集群持续壮大。

本文来自前瞻产业研究院,本文观点不代表石墨烯网立场,转载请联系原作者。

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