石墨烯产业概况
石墨烯产业概况
石墨烯从组成上来看是非常普通的，就和我们写字用的铅笔、烤火用的碳一样，是一种碳材料。但是因为独特的原子排列——以六角型蜂巢结构周期性紧密排列而成的二维平面——又注定了石墨烯的不平凡，这一结构赋予了石墨烯很多出众的性能。
石墨烯是至今发现的最薄、强度最大、导电性能最好的一种新型纳米材料。比如，石墨烯的厚度仅一个碳原子层厚度，约0.335nm；他的热导率高达5300W/m·k，比铜的热导率还高上10倍以上；他的强度高达130GPa，将近钢的100倍；其在室温下的载流子迁移率约为15000cm2/（V·s），超过了硅材料的10倍，在锑化铟（InSb）的两倍以上，且受温度影响很小；单层石墨烯几乎完全透明，透明度达到97%以上。就是这些超群的性能，使石墨烯一度被冠以“新材料之王”、“黑金”等美誉。
石墨烯展现了在新能源、功能材料、电子信息、节能环保、生物健康、航空航天等领域的巨大应用潜力，被认为是开创超级计算机时代、改变世界的下一个万亿级产业。鉴于此，全球积极布局石墨烯产业，将其提升至战略高度，投入巨资大力研发，角力石墨烯研究领域。
石墨烯作为一种新材料与其他新材料，如纳米材料一样在应用领域的产业进程非常缓慢。但是，经过世界各地、各领域专家十余年的孜孜努力、全力攻克，还是取得了较为显著的成就。
石墨烯产业目前的细分产品主要是石墨烯粉体和石墨烯薄膜。
其中，石墨烯粉体材料制备工艺表现为类化工生产线的特点，现今已能百吨级制备石墨烯。石墨烯粉体材料以添加剂的形式提升产品性能，主要应用方向包括防腐涂料、锂电池、超级电容、导热塑料、消费电子散热片等行业。石墨烯粉体在这些领域以添加剂的形式与传统产品混合，结合石墨烯特殊的物理化学特性生产具备更多功能、更高性能的新产品。
而石墨烯薄膜，可以应用在导热膜上，发挥其优异的导热性能，用于智能手机、平板电脑等设备的散热层；或利用石墨烯的导电透光以及高度柔性，可以用来制作柔性显示屏、可穿戴设备等。石墨烯巨大的比表面积以及优异的电子传输性能，使得传感器领域成为石墨烯薄膜的一大目标市场；此外，石墨烯对硅的替代有望带来半导体领域颠覆性的革命，成为下一代集成电路、超级计算机的基础材料。
截至2020年，石墨烯已经实现较为成熟应用的方向主要有以下四个：
（1）在新能源领域石墨烯粉末作为导电添加剂大幅提升电池、超级电容
器的能量密度；
（2）在功能材料领域石墨烯粉末与传统导热材料复合大幅提升材料的导热、散热性能；
（3）在功能材料领域石墨烯粉末作为功能添加剂赋予纤维以远红外发射、抗菌抑菌、防紫外等性能；
（4）在大健康领域石墨烯薄膜作为发热组件带来温暖的同时赋予产品以红外理疗功能。
同时，石墨烯的在不同材料/产品上的成功应用，将有效提升相关产品的功能性、突破行业发展瓶颈、创造业绩新高度。例如：
锂电池在能量密度、续航里程上完败铅酸电池，理应是电动自行车、电动乘用车等的首选，但是在二次电池中铅酸电池的市场份额始终处于首位，究其原因，是因为锂电池的安全性、稳定性始终无法追上铅酸电池。宁波富理电池材料科技有限公司研究发现，石墨烯在电极材料中除了可以作为导电添加剂提升电池的能量密度外，还可以通过特殊工艺对电极材料形成如糖衣一样的包裹，通过该种形式的包裹，可以有效阻止锂电池在充放电过程中锂的枝晶化及其他副反应，提升锂电池循环性能的同时还有效解决锂电池的安全性问题。宁波墨西科技有限公司研究发现，通过在正极铝基集流体、负极铜基集流体上涂布一层石墨烯薄层，可以有效提升电池材料在集流体基材上的附着力，大幅提升电池倍率性能和循环稳定性能。随着这两项技术的成熟稳定，将有效解决锂电池的上述问题，实现锂电池市场规模质的飞跃，从而带动铝、铜等锂电池组成材料以及电动自行车、电动汽车等锂电池应用相关产业的飞速发展。
高分子领域经过几十年的发展，无论是塑料行业、纤维行业还是橡胶行业，均几近饱和状态，进一步发展乏力，一个合适的发力点，提升产品的性价比，才能提升产品竞争力，使企业进入一个新的发展区间。对于纤维行业，济南圣泉集团股份有限公司通过研究发现，利用石墨烯改性的纺织纤维具有抗菌、抗螨虫、低温远红外发热等功能，该项技术实现应用转化后，产品获得热销。青岛蓝湾烯碳材料科技有限责任公司研究发现，在橡胶中添加石墨烯可以大幅提升橡胶的耐磨性能，对轮胎的表层橡胶使用石墨烯改性橡胶，可以延长轮胎25%的寿命，这对工程用车来说是非常具有吸引力的。
电缆线几乎算是一个标准品了，市场已经相当成熟，提升利润的空间非常有限。而石墨烯是改变这一现状，促使电缆行业进入新一轮发展的潜力股。众所周知，石墨烯是至今发现的导电性能最好、电子载流量最高的二维纳米材料，电流具有趋肤效应。如果可以开发一种新工艺使电缆线表面生长一层石墨烯，这样，负载有石墨烯的表层可以承载更多的载流量，也就是说，经石墨烯改性的电缆，可以用更小的截面积承载相同的电流。经石墨烯改性的电缆可以有效缩减铜材料
成本，还会因重量减轻而造成施工难度下降。
虽然石墨烯在各行各业均具有不容小觑的应用潜力，石墨烯产业也进行了十余年的探索与发展，但是中国石墨烯行业仅处于市场导入期，产品尚未成熟，行业利润率较低。然后，石墨烯行业的市场增长率较高，且专家预计石墨烯产业2020年会进入快速成长期，随着石墨烯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着石墨烯的应用发展及市场规模扩大，尤其在较为成熟的新能源、散热材料、防腐涂料等领域。据不完全预测，2020年石墨烯的需求量在2万吨，市场规模可达11亿元，其中，石墨烯散热材料在电子产品中的市场规模将会以30～40%的年复增长率迅速增长，到2020年市场规模将达到23.8亿元。未来，随着新能源汽车的不断推广、5G智能终端持续升级，石墨烯的市场规模有望保持持续高涨。