全球石墨烯發(fā)展概況與發(fā)展趨勢

近日，在中國石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的新聞發(fā)布會上稱，目前石墨烯還不能大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，但其前景十分樂觀，在能源裝備、交通運(yùn)輸、航空航天、海工裝備等產(chǎn)品上有良好的應(yīng)用前景。中國石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟還預(yù)計(jì)，到2020年，全球石墨烯市場規(guī)模將超1 000億元。

石墨烯作為一種新型納米材料，于2004年被制造出來，是世界上最硬的、柔韌性最強(qiáng)的材料，也是目前發(fā)現(xiàn)的唯一的二維自由態(tài)原子晶體，被稱為"奇跡材料"。自發(fā)現(xiàn)以來，石墨烯不僅在科學(xué)界受到了極大關(guān)注，并且由于其特殊的納米結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物化性獲得產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。

由于石墨烯的性能優(yōu)良、功能眾多而被廣泛應(yīng)用到鋰電子電池、超級電容、導(dǎo)電油墨、觸摸屏、軟性電子、散熱、涂料、傳感器等領(lǐng)域，此外，在高頻電子、環(huán)保、光電、聚合物、海水淡化、太陽能電池、燃料電池、催化劑、建筑材料等領(lǐng)域，也能發(fā)現(xiàn)石墨烯的身影。由于應(yīng)用范圍極廣，其前景備受關(guān)注。

石墨烯發(fā)展概況

全球關(guān)于石墨烯的相關(guān)研究已有較長時(shí)間，但2004年前科學(xué)界普遍認(rèn)為石墨烯只是假設(shè)性的結(jié)構(gòu)，無法單獨(dú)穩(wěn)定存在，因此相關(guān)的研究局限于理論層面。2004年英國科學(xué)家安德烈.海姆和康斯坦丁.諾沃肖洛夫成功地應(yīng)用機(jī)械剝離法分離出石墨烯并獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎，之后全球關(guān)于石墨烯的研究進(jìn)入高速增長期。

而我國的石墨烯行業(yè)發(fā)展起步較晚，2012年至2013年，石墨烯技術(shù)的商業(yè)市場產(chǎn)業(yè)化緩慢，幾乎為零，鮮有代表產(chǎn)品出現(xiàn)。但在2013年以來，石墨烯市場迎來了快速發(fā)展期，具有獨(dú)特的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2015年以來政府對于石墨烯的關(guān)注度迅速提升，在多個(gè)重要文件中提及石墨烯發(fā)展目標(biāo)，且篇幅比過去有所增加。特別是2015年11月20日發(fā)改委、工信部和科技部三部門聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》，明確提出將石墨烯打造為先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。其中還提出到2018年建立起石墨烯材料制備、開發(fā)、應(yīng)用等關(guān)鍵環(huán)節(jié)良性互動的基本體系，在部分工業(yè)品和民品上率先產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用；到2020年形成完善的石墨烯產(chǎn)業(yè)體系，打造前端創(chuàng)新、技術(shù)應(yīng)用、多領(lǐng)域規(guī)模化應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈，最終實(shí)現(xiàn)石墨烯材料的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和低成本化，并形成若干家具有核心競爭力的石墨烯企業(yè)。這一舉措可以認(rèn)定為石墨烯產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的頂層設(shè)計(jì)，意義非凡，在政府大力推廣下，石墨烯企業(yè)發(fā)展或?qū)⒂瓉眚v飛。

前瞻產(chǎn)業(yè)研究院提供的《2016-2021年中國石墨烯行業(yè)深度市場調(diào)研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》預(yù)測，2016年或?qū)⒊蔀槭┊a(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵年，前期石墨烯市場將突破50億元，根據(jù)我們對導(dǎo)電添加劑（8億元）、超級電容器（2億元）、電子設(shè)備散熱材料（36億元）、透明導(dǎo)電膜以及軍工材料（1億元）市場的估算，石墨烯前期市場空間在50億元以上，未來導(dǎo)電添加劑市場將突破50億元，透明導(dǎo)電膜和軍工材料市場空間均在百億元以上。

石墨烯發(fā)展趨勢

隨著石墨烯制備水平的發(fā)展和石墨烯應(yīng)用技術(shù)水平的發(fā)展，石墨烯材料能夠應(yīng)用在更多的下游產(chǎn)品和領(lǐng)域中。到2024年前后，石墨烯器件有望替代互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）器件，在納米電子器件，光電化學(xué)電池、超輕型飛機(jī)材料等研究領(lǐng)域得到應(yīng)用。

石墨烯制備水平和應(yīng)用技術(shù)水平的發(fā)展是相輔相成的，以目前的發(fā)展水平看，電子元件領(lǐng)域的應(yīng)用對石墨烯的質(zhì)量和技術(shù)要求最高，也最難以實(shí)現(xiàn)，我們預(yù)計(jì)其應(yīng)用在10年左右；石墨烯在消費(fèi)電子類的應(yīng)用主要需克服制備技術(shù)的難關(guān)，這也是目前石墨烯研究中最熱點(diǎn)的方向，我們預(yù)計(jì)制備技術(shù)在未來1-2年內(nèi)會有所突破。石墨烯復(fù)合材料和石墨烯能源類產(chǎn)品對石墨烯質(zhì)量和應(yīng)用技術(shù)均有一定要求，我們預(yù)計(jì)其在3-5年內(nèi)會有所突破。

目前最新石墨烯下游產(chǎn)品，包括石墨烯理療保暖產(chǎn)品，石墨烯內(nèi)暖纖維制成的服裝，第二代石墨烯手機(jī)，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(yīng)用領(lǐng)域取得了很好的成績。

石墨烯的研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展持續(xù)升溫，從石墨烯專利領(lǐng)域分布來看，其應(yīng)用技術(shù)研究布局熱點(diǎn)包括：石墨烯用作鋰離子電池電極材料、太陽能電池電極材料、薄膜晶體管制備、傳感器、半導(dǎo)體器件、復(fù)合材料制備、透明顯示觸摸屏、透明電極等。