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          中科鋼研節能科技有限公司
          CISRI-ZHONGKE ENERGY CONSERVATION AND TECHNOLOGY CO.,LTD

          2018年全球石墨烯九大發展趨勢

          09/06.2018

           

          摘要:領先的新技術行業研究公司壹行研(Innova Research)在總結2017年初出版的《2017年全球石墨烯七大趨勢》的基礎上,最新公布了2018全球石墨烯九大趨勢。這九大趨勢分別對未來石墨烯制備、行業政策與相關投資、價格走勢、以及石墨烯在先進電子、儲能、復合材料等各大主要應用領域的發展趨勢做了展望。

          趨勢一:石墨烯制備技術不斷突破

          2018年全球石墨烯九大發展趨勢

                 石墨烯制備技術不斷突破。美國能源部旗下的阿貢國家實驗室(Argonne National Laboratory)新開發了一個應用金剛石襯底材料通過超高速化學氣相沉積(CVD)法制備單晶石墨烯的技術,這個技術可以大大降低石墨烯膜的成本。在中國,北京大學和香港理工大學合作通過改進化學氣相沉積法來有效提高石墨烯單晶膜的生長速度。最近,更有日本研究者開發了低溫CVD方法直接將石墨烯生長在塑料或者二氧化硅基底上,來避免單晶膜轉移時可能受到的損傷。預計2018年會有更新穎的石墨烯制備技術出現。石墨烯產品良率進一步提高、制備成本進一步下降是大趨勢。

          趨勢二:石墨烯原料呈現多樣化

          2018年全球石墨烯九大發展趨勢

                 石墨烯粉體制備通常以石墨為原料。不過,石墨烯原料開始呈現多樣化的趨勢。除了常規的石墨原料外,新開發的石墨烯微片的制備原料多種多樣,其中甚至包括大豆油、廢棄生物質等原料。石墨烯原料多樣化有望提高原料的可獲得性,降低原料成本,從而進一步降低石墨烯材料的價格。

          趨勢三:石墨烯產業標準化熱潮興起

          2018年全球石墨烯九大發展趨勢

                 2017年10月,由英國國家物理實驗室(NPL)領導制定的世界上第一個ISO石墨烯標準出版。該標準定義了用于描述不同形式的石墨烯和相關2D材料的術語,并為石墨烯的測試和驗證提供了可執行的依據和標準。同期,領先的英國石墨烯公司Directa Plus和意大利的University of Insubria也主導制定了一個石墨烯生產標準流程。在中國,2017年2月中國石墨烯國家標準提案立項研討會在無錫石墨烯產業發展示范區召開,國內的石墨烯專家們就石墨烯檢測與表征、通用基礎、安全、產品等46項標準立項提案進行了探討。

          趨勢四:各國在石墨烯領域的投資熱情持續高漲

          2018年全球石墨烯九大發展趨勢

                 各國針對石墨烯研發和產業化的投資以及扶持政策不斷升級。除了中國在十三五計劃等國家級規劃中一再確認石墨烯的戰略新興材料的地位,并對石墨烯引導基金等的持續投入外,很多國外政府、知名產業公司和基金也對石墨烯技術關注有加。

                 比較有影響力的機構和投資項目包括阿聯酋的阿布扎比未來能源(AbuDhabi Future Energy Company, Masdar),英國的高等教育研究合作基金(Higher Education Funding Council for England's UK Research Partnership Investment Fund, UKRPIF)以及創新英國(Innovate UK)耗資6000萬英鎊在曼徹斯特建設的石墨烯工程創新中心(Graphene Engineering Innovation Centre,GEIC)。這個石墨烯工程創新中心預計在2018年開始運營。

                 隨著石墨烯應用和產業化的不斷拓展,各國政府、研究與投資機構在2018年對石墨烯領域支持政策以及相關的資金投入將會有增無減。

          趨勢五:石墨烯市場競爭激烈,價格持續走低

          2018年全球石墨烯九大發展趨勢

                 隨著石墨烯產能的持續擴張,價格競爭趨于激烈,石墨烯價格(特別是石墨烯粉體的價格)呈現連續下降的趨勢。

                 在中國,有些物理法制備的石墨烯微片產品的價格已經降至幾元至幾十元人民幣一公斤。在全球市場,加拿大的NanoXplore也宣稱要以10美元一公斤的價推廣高品質寡層石墨烯粉體來搶占市場。 石墨烯價格下降的趨勢在2018年將得以延續。隨著石墨烯制備技術的進一步完善、原料的多樣化和原料價格的下降、以及制備成本的進一步降低,石墨烯材料降價的趨勢可能會從目前的中低端石墨烯材料延伸至高端石墨烯材料。

                 無論是石墨烯膜還是石墨烯微片的價格都將會進一步降低。在石墨烯膜方面,小尺寸的石墨烯膜價格下降比較快,而大尺寸的石墨烯薄膜還是稀缺產品,因此價格下降速度較慢。另一方面,石墨烯微片(粉體)的價格將持續回落。

            趨勢六:石墨烯在中央處理器和芯片等核心電子元件的應用研發將獲得進一步推動

                 石墨烯在電子方面的應用日益普及。其中,石墨烯導電油墨和基于石墨烯的射頻標簽(RFID)在消費電子和其他電子產品市場嶄露頭角。未來基于石墨烯的電磁干擾屏蔽/靜電保護元器件等技術也將會日益成熟。另外,石墨烯在中央處理器和芯片上的應用受到眾多計算機和電子業巨頭的重點關注,其未來的研發過程將得到這些巨頭進一步的推動。


          2018年全球石墨烯九大發展趨勢

            電子是石墨烯最大的應用領域。 2017年,除了石墨烯射頻標簽(RFID)、石墨烯的電磁干擾屏蔽/靜電保護(EMI/ESD)元器件等應用,市場上出現了更多的石墨烯電子產品。石墨烯在各個電子細分市場上的拓展進一步深入。

          趨勢七:雖然石墨烯電池仍遙遙無期,但是石墨烯在儲能領域的一些其他應用獲得突破

            真正意義上的石墨烯電池的研發很難獲得突破,真正以石墨烯或石墨烯復合材料為電極的石墨烯電池的研發仍然還有很長的一段路要走。但是以石墨烯做散熱材料的鋰離子電池已經獲得一定的突破。


          2018年全球石墨烯九大發展趨勢

            儲能是石墨烯應用的三大領域之一,除了石墨烯材料在導電液中的應用外,石墨烯材料的應用范圍也擴大到鋰離子電池電極保護和電極本身。目前,石墨烯在儲能領域的典型應用案例包括華為研究院的石墨烯電池保護材料和加拿大的Grafoid推出的一款用于新一代鋰離子電池電極保護的石墨烯復合材料惰性膜。2017年,加拿大的Saint Jean Carbon還發布了高純度石墨烯應用于陽極的鋰離子電池,其測試電學性能優于傳統的石墨陽極電池。2018年石墨烯材料在儲能領域的應用將進一步拓展。并可能在包括太陽能電池在內的其他儲能產品上獲得突破。

          趨勢八:石墨烯防腐涂料和石墨烯紡織品值得關注

          2018年全球石墨烯九大發展趨勢

            2018年,在石墨烯復合材料領域,值得持續關注的是石墨烯防腐涂料和石墨烯紡織品。目前,石墨烯材料在紡織物上的應用開始商業化。相關案例包括全球石墨烯行業領頭企業Directa Plus和Colmar合作推出的石墨烯增強纖維的滑雪夾克。在中國,南通強生凱瑞納的防火紡織物、深圳烯旺科技的石墨烯發熱智能服飾及家紡產品也受到關注。

            石墨烯防腐涂料已經實現批量出貨。隨著石墨烯價格的下降,石墨烯涂料會從現在的高端涂料市場向中端涂料市場滲透,從而進一步確認石墨烯涂料在石墨烯復合材料中的領先地位。石墨烯防腐涂料和石墨烯紡織品應用值得關注。

          趨勢九:石墨烯在汽車上的應用開始落地

          2018年全球石墨烯九大發展趨勢

            石墨烯在汽車上的應用開始落地。2017年,英國的石墨烯公司Haydale與定制超跑制造商BAC合作開發的BAC Mono石墨烯增強跑車在2017世界移動大會亮相。另外,Fisker宣布在Fisker Emotion電動汽車上采用石墨烯電解液的固態電池以實現高速充電。2018年,我們將會看到更多的石墨烯材料在輕量化車身結構復合材料、車用傳感器、抗沖擊和散熱器件,以及動力電池等產品中得到應用。這些車用石墨烯產品的商業化潛力可能在未來幾年慢慢顯現。

            石墨烯產業鏈布局將更加完善,一方面,企業在高端應用領域布局,進一步完善產業鏈,另一方面,產業聯盟和創新平臺的不斷建設,對于整合石墨烯上下游資源發揮了重要作用。

            隨著石墨烯優異性能和潛在價值的逐步挖掘,應用產業也不斷涌現,一方面利用石墨烯的超高強度、優良的導熱性對傳統材料進行改性,提升傳統材料的性能,如防腐涂料、改性纖維、改性橡膠、改性塑料等;另一方面利用石墨烯的超薄、超輕、透明、可折疊和優良的導電性,開發出新的高科技產品,如柔性可彎曲屏手機、傳感器、儲能材料等。

            “石墨烯未來的發展充滿變數,發展大規模應用是關鍵。隨著石墨烯價格的下降,石墨烯在先進電子、復合材料、儲能等應用領域的發展將會加快,率先規模出貨的應用也將被進一步確立。由于石墨烯應用的開發需要石墨烯供應商與下游產品生產商工業開發,成功地鎖定并專注于那些規模應用的專業石墨烯供應商將更容易勝出。另外,未來石墨烯國家和工業標準的出臺將對石墨烯行業的發展起到積極的作用。”