石墨烯材料產業還面臨著一系列技術挑戰? 石墨烯產業現狀分析

• 黃婷 2024年1月12日 來源：互聯網 445 22
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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二維碳納米材料。應用于物理、材料、電子信息、計算機等眾多領域，具有較好的額導熱性、光學特性和穩定性。

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二維碳納米材料。應用于物理、材料、電子信息、計算機等眾多領域，具有較好的額導熱性、光學特性和穩定性。

石墨烯雖然從合成和證實存在到今天只有短短十幾年的時間，但目前已經得到了較為廣泛的應用。石墨烯層數可分為單層石墨烯、少層石墨烯和多層石墨烯;按照功能化形式可以分為氧化石墨烯、氫化石墨烯、氟化石墨烯等;按照產品形態又可分為石墨烯粉體和石墨烯薄膜。

石墨烯行業

石墨烯屬于技術、人才和資金高度密集型的前沿新材料產業，只有跟下游應用深度融合，完全打開應用市場才能快速發展。石墨烯不僅與紡織鞋服、功能涂料、改性橡膠等傳統產業發展關系密切，同時與電子信息、航空航天、新能源、生物醫藥等戰略性新興產業的發展也緊密相關，形成“共生共融、協同發展”的產業生態。“十四五”期間，我國石墨烯產業將進一步發揮改造提升傳統產業、培育新興產業的功能，與相關產業深度融合發展，加速推動我國石墨烯產業化進程，催生一批高速增長的石墨烯企業。

中國石墨烯行業上游是石墨烯原材料供應行業;中游是石墨烯生產行業;行業下游為石墨烯主要應用行業，主要包括儲能材料行業、防腐涂料行業、壓力傳感器行業、柔性觸控屏行業和發熱膜行業等。

石墨烯的研究與應用開發持續升溫，石墨和石墨烯有關的材料廣泛應用在電池電極材料、半導體器件、透明顯示屏、傳感器、電容器、晶體管等方面。鑒于石墨烯材料優異的性能及其潛在的應用價值，在化學、材料、物理、生物、環境、能源等眾多學科領域已取得了一系列重要進展。

中國石墨烯行業呈現外資企業技術領頭，國內企業制造領跑的行業競爭趨勢。石墨烯行業競爭格局中第一梯隊由貝特瑞、方大炭素、碳元科技等營收規模較大，已經擁有完整的石墨烯生產線并且實現規模化經營的龍頭上市企業組成，該類公司在國內國外均有較為成熟的銷售網絡，市占率較高。

據中研產業研究院《2024-2029年石墨烯產業現狀及未來發展趨勢分析報告》分析：

我國是世界第二大石墨資源國，已探明的石墨資源儲量為2.6億噸，石墨基礎儲量約占全世界總儲量的33%，具有良好的產業發展基礎。

2015年，工業和信息化部、國家發展改革委、科技部等三部委聯合發布的《關于加快石墨烯產業創新發展的若干意見》，成為我國石墨烯領域首個國家層面的綱領性文件。近年來，一系列石墨烯材料產業的相關扶持政策陸續出爐。今年8月，工業和信息化部、國務院國資委印發《前沿材料產業化重點發展指導目錄(第一批)》，石墨烯名列其中。

無論是石墨烯材料的基礎研究還是產業化，中國都已走在世界前列。經過近10年的發展，國內石墨烯材料市場中，部分下游應用領域取得突破，如石墨烯導電劑已在新能源汽車市場得到廣泛應用。

隨著石墨烯制備和石墨烯應用技術水平的提升，石墨烯材料能夠應用在更多的下游產品和領域中。最新石墨烯下游產品，包括石墨烯理療保暖產品，石墨烯內暖纖維制成的服裝，第二代石墨烯手機，石墨烯防彈衣、石墨烯防靜電輪胎、石墨烯動力電池等等，顯示出我國在石墨烯應用領域取得了很好的成績。石墨烯的研究和產業化發展持續升溫，未來將會應用于鋰離子電池、鋰硫電池、薄膜分離、超級電容器等制造中。

我國石墨烯產業現狀分析

在日前舉辦的第二十五屆中國國際高新技術成果交易會上，全球首個產業化應用的二維石墨烯材料亮相。石墨烯被認為是“會改變世界的材料”。它是目前世界上已知最薄、最堅硬、導電性和導熱性最好的材料。

對于石墨烯材料來說，2010年是一個重要的年份。這一年，諾貝爾物理學獎授予了物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，表彰他們“有關二維材料石墨烯的開創性實驗”，石墨烯材料也因此進入公眾視野。這種既透明輕薄同時又具有超強韌度的二維材料，已經成為當下材料科學領域的“明星”。

目前，石墨烯的制備主要包括“自上而下”法和“自下而上”法兩種工藝。所謂的“自上而下”法，指的是以石墨為起點，從石墨中層層剝離，得到二維的微觀石墨烯，是一個“由多到一”的過程;而“自下而上”法是指從含碳化合物開始，利用高能量破壞掉化合物的化學鍵，使其中一個個的碳原子從中脫離出來后規則地聚集，生長成為石墨烯，是一個“由零到一”的過程。前者主要包括液相剝離法、氧化還原法、機械剝離法，后者則主要包括化學氣相沉積法、碳化硅晶體外延生長法。

再過10年左右，石墨烯薄膜材料或將成為主流應用材料，用其制備的水氧阻隔膜、分離膜、緩沖層、透明電極、觸控屏、射頻器件等，將逐漸從實驗室走向產業化。因此從材料的形態上講，從粉體材料到纖維材料，再到薄膜和晶圓材料，或許可以被視為石墨烯材料可預見的發展歷程。

石墨烯材料產業還面臨著一系列技術挑戰

同時，石墨烯材料產業還面臨著一系列技術挑戰。目前石墨烯大規模生產成本仍然較高，需要尋找更加經濟高效的方法;石墨烯的制備需要更好地控制其結構和性能，以滿足不同應用的需求;石墨烯的生產和處理過程中可能會產生環境污染和廢棄物處理問題，需要研究環保的生產方法。盡管石墨烯具有許多優異的特性，但如何在實際應用中利用好這些特性還需要更多的研究和探索。

隨著國家“煤改電”等清潔能源政策的推動，全國已有幾十個城市出臺了扶持政策，使石墨烯電加熱行業進入高速發展期。此外，石墨烯防腐涂料、石墨烯改性紡織品、石墨烯改性合金材料等應用也在不斷發展成熟，中國成為石墨烯材料市場下游應用開發力度最大的國家。

同時值得注意的是，歐美石墨烯材料市場的下游應用多為光電器件、傳感器等高精密儀器。這些儀器對石墨烯材料的要求高，因此常采用“自下而上”法制備石墨烯材料。而我國市場上的石墨烯材料大部分采用“自上而下”法，通過氧化還原反應制備，雖然成本低、產量大，但由于質量尚有待提高，因此難以在集成電路等高精密度產品中應用。

隨著我國石墨烯下游新能源、新材料等應用領域的不斷擴展，石墨烯需求量也隨之擴大，市場規模顯著增長，2022年中國石墨烯行業市場規模達到314億元，同比增長18.49%。

圖表：2020-2022年中國石墨烯行業市場規模分析

數據來源：中研普華研究院

隨著石墨烯制備和石墨烯應用技術水平的提升，石墨烯材料能夠應用在更多的下游產品和領域中。最新石墨烯下游產品，包括石墨烯理療保暖產品，石墨烯內暖纖維制成的服裝，第二代石墨烯手機，石墨烯防彈衣、石墨烯防靜電輪胎、石墨烯動力電池等等，顯示出我國在石墨烯應用領域取得了很好的成績。石墨烯的研究和產業化發展持續升溫，未來將會應用于鋰離子電池、鋰硫電池、薄膜分離、超級電容器等制造中。

我國對石墨烯領域發展的重視程度也上升到前所未有的高度，在技術和產業化規劃發展方向上，達到了世界一線水平。從最初的石墨原材料開采，到深加工成鋰離子電池負極材料，再到新能源材料——石墨烯，隨著我國石墨資源產業精深加工及開發，石墨烯如今身價倍增。

隨著“中國制造2025”國家戰略的出臺，石墨烯扶持力度加碼，國家、地方政府、產業聯盟通過多種手段支持石墨烯產業發展。“中國制造2025石墨烯產業技術路線圖，明確了產業化發展重點、方向和路徑，已解決當前相關產品制備技術存在成本高、技術不成熟、產品不穩定等問題，開發針對特定場合的多形態和特性石墨烯材料的制備和結構調控技術。當下，中國石墨烯行業整體發展形勢良好。

如果想要了解更多石墨烯產業詳情分析，可以點擊查看中研普華研究報告《2024-2029年石墨烯產業現狀及未來發展趨勢分析報告》。

報告對我國石墨烯行業的供需狀況、發展現狀、子行業發展變化等進行了分析，重點分析了國內外石墨烯行業的發展現狀、如何面對行業的發展挑戰、行業的發展建議、行業競爭力，以及行業的投資分析和趨勢預測等等。報告還綜合了石墨烯行業的整體發展動態，對行業在產品方面提供了參考建議和具體解決辦法。報告對于石墨烯產品生產企業、經銷商、行業管理部門以及擬進入該行業的投資者具有重要的參考價值，對于研究我國石墨烯行業發展規律、提高企業的運營效率、促進企業的發展壯大有學術和實踐的雙重意義。

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  2024-2029年石墨烯產業現狀及未來發展趨勢分析報告

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