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一文讀懂石墨烯產(chǎn)業(yè)最新發(fā)展趨勢
發(fā)表時(shí)間:2021-03-15     閱讀次數:     字體:【

我國石墨烯企業(yè)以小微企業(yè)和初創(chuàng )企業(yè)為主,在2020年的疫情中承受了不小壓力,石墨烯產(chǎn)業(yè)規模增速整體放緩,但疫情之下也催生了石墨烯在醫療、健康領(lǐng)域的應用新需求。2021年作為“十四五”規劃的開(kāi)局之年,我國經(jīng)濟發(fā)展將更加注重科技創(chuàng )新和高質(zhì)量發(fā)展,預計石墨烯領(lǐng)域也將進(jìn)一步加快技術(shù)創(chuàng )新突破及成果轉化,但受制于下游遲遲無(wú)法實(shí)現大規模應用,產(chǎn)業(yè)規模增速繼續放緩。

對2021年形勢的基本判斷

(一)產(chǎn)業(yè)規模增速放緩

2020年,我國石墨烯產(chǎn)業(yè)熱度有所下降,一方面新冠肺炎疫情突如其來(lái),對企業(yè)生產(chǎn)、進(jìn)出口等均帶來(lái)一定影響,再加上石墨烯企業(yè)多數為小微企業(yè),資金、供應鏈等受影響更大;另一方面宏觀(guān)經(jīng)濟下行壓力逐漸加大,國內、國際宏觀(guān)環(huán)境不確定性增多,石墨烯產(chǎn)業(yè)遲遲無(wú)法實(shí)現大規模商用,相關(guān)投資也變得更加謹慎。預計全年石墨烯市場(chǎng)規模達到135億元左右,增速明顯放緩。2020年,仍有一些石墨烯項目落地,如黑龍江石墨烯科創(chuàng )城項目落戶(hù)哈爾濱呼蘭開(kāi)發(fā)區;陽(yáng)煤集團與杭州高烯科技有限公司簽署合作框架協(xié)議,共同建設年產(chǎn)千噸的單層氧化石墨烯原料生產(chǎn)線(xiàn)及配套應用項目等。

預計2021年,新冠疫情對石墨烯行業(yè)的影響仍將延續,再加上下游遲遲無(wú)法實(shí)現大規模應用,在產(chǎn)的企業(yè)也一直未能形成穩定的盈利模式,地方政府、企業(yè)等在石墨烯領(lǐng)域的投資也變得更加謹慎,石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入“平臺期”,產(chǎn)業(yè)規模增速可能繼續放緩。

(二)科技創(chuàng )新成果不斷涌現

2020年,我國石墨烯研究熱度依舊不減,各高校、研究機構、科研院所等石墨烯科技創(chuàng )新成果不斷涌現。其中中國科學(xué)院大學(xué)聯(lián)合大連理工大學(xué),在高質(zhì)量、大面積、單層石墨烯的可控合成及其生長(cháng)激勵研究方面取得重要進(jìn)展,實(shí)現了大面積高質(zhì)量單層石墨烯的生長(cháng);廈門(mén)大學(xué)與英國蘭卡斯特大學(xué)合作,在基于石墨烯電極的單分子器件方面取得重要研究進(jìn)展,對后續進(jìn)一步研究和設計功能多樣的單分子電子器件具有重要的參考價(jià)值;中科院金屬所與倫敦大學(xué)合作,設立了基于石墨烯薄膜的全固態(tài)柔性電化學(xué)電容器,不僅保證了整個(gè)器件的柔性,還進(jìn)一步發(fā)展了智能器件。此外,在石墨烯單晶晶圓制備、高品質(zhì)石墨烯散熱膜等領(lǐng)域也取得多項突破。

預計2021年,石墨烯作為我國重要的前沿新材料,在推動(dòng)傳統產(chǎn)業(yè)轉型升級和新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面將發(fā)揮更大的作用,國家及地方層面有望在石墨烯領(lǐng)域設立更多的科研專(zhuān)項,促進(jìn)石墨烯領(lǐng)域加快科技創(chuàng )新及成果轉化。

(三)石墨烯散熱材料迎來(lái)發(fā)展熱潮

2020年,石墨烯在散熱領(lǐng)域大放異彩,5月份,華為發(fā)布的國內首款5G平板MatePadPro5G搭載了超厚3D石墨烯散熱技術(shù),并在上半年投資了常州富烯科技(主導產(chǎn)品為石墨烯導熱膜、石墨烯導熱片等),布局石墨烯散熱技術(shù),在一定程度上引領(lǐng)了電子設備散熱市場(chǎng)的發(fā)展趨勢。10月,小米宣布正式完成對黑?萍迹ǜ采w石墨烯原料生產(chǎn)到導熱膜制備全鏈條的公司)的追加投資,預計今年底將建成月產(chǎn)10萬(wàn)平的是石墨烯導熱膜產(chǎn)線(xiàn)。此外,道明光學(xué)、貝特瑞等公司也紛紛在石墨烯導熱膜領(lǐng)域加大投資,建設石墨烯導熱膜生產(chǎn)線(xiàn)。

預計2021年,隨著(zhù)5G手機換機潮的到來(lái),石墨烯在電子設備散熱方案中的應用有望迅速擴大。除了智能手機外,5G基站、服務(wù)器、筆記本電腦等許多領(lǐng)域的關(guān)鍵材料,在兼顧導熱性能和成本的同時(shí),對石墨烯的導熱需求也越來(lái)越多。預計石墨烯導熱膜的市場(chǎng)規模在未來(lái)兩到三年內有望達到23億美元[ 國際數據公司(IDC)預測數據。]。尤其隨著(zhù)華為、小米等頭部企業(yè)持續加碼石墨烯導熱膜的投資與應用,必將帶動(dòng)其他廠(chǎng)商也加速在石墨烯散熱材料、散熱組件等領(lǐng)域的布局。

(四)疫情催生石墨烯應用新需求

2020年,新冠肺炎疫情當前,醫療衛生的重要性得到進(jìn)一步凸顯,石墨烯基于其優(yōu)越的性能,在醫療衛生領(lǐng)域展示了廣闊的應用前景,帶來(lái)了新的市場(chǎng)需求。烯旺新材料科技股份有限公司聯(lián)合清華大學(xué)長(cháng)庚醫院、江蘇省石墨烯創(chuàng )新中心等多家單位研制出了石墨烯防霧光療護目鏡,獲得醫療器械備案證,并在多家一線(xiàn)醫院進(jìn)行臨床應用。東南大學(xué)與常州碳星科技有限公司聯(lián)合昆山好六石墨烯技術(shù)有限公司、蘇州市好孩子集團等企業(yè)聯(lián)合研發(fā)出了一款兒童KN95級石墨烯防護口罩,并被批準上市。

預計2021年,隨著(zhù)疫情常態(tài)化,人們對健康保健的意識更加強烈,石墨烯在大健康和醫療領(lǐng)域的應用有望繼續拓展,石墨烯口罩、石墨烯采暖產(chǎn)品、石墨烯醫療器械、石墨烯炭包等產(chǎn)品市場(chǎng)容量有望繼續擴大,且隨著(zhù)技術(shù)的不斷突破,成本也有望繼續降低,但現在這些石墨烯產(chǎn)品是否比傳統的如活性炭吸附劑等同類(lèi)產(chǎn)品更具有競爭力,也有待市場(chǎng)的進(jìn)一步檢驗。

需要關(guān)注的三個(gè)問(wèn)題

(一)關(guān)鍵技術(shù)未突破,制約下游大規模應用

經(jīng)過(guò)多年的自主研發(fā),石墨烯在規;a(chǎn)技術(shù)、工藝裝備等方面均取得重大進(jìn)展,但低成本規;苽浼夹g(shù)、下游應用技術(shù)、綠色制備技術(shù)等方面仍存在技術(shù)瓶頸。目前雖然國內石墨烯粉體及薄膜材料都已經(jīng)建成生產(chǎn)線(xiàn),并基本實(shí)現量產(chǎn),但產(chǎn)品普遍存在尺寸和層數不均勻、質(zhì)量不穩定等問(wèn)題,材料的各項性能指標遠不及實(shí)驗室水平,難以滿(mǎn)足大規模工業(yè)化量產(chǎn)的需求。

從應用場(chǎng)景看,目前石墨烯粉體主要以添加劑的形式加入基體材料以提升相關(guān)性能,但結構完整的石墨烯表面不含有任何基團,與其它介質(zhì)的相互作用較弱,很難與其它有機或無(wú)機材料實(shí)現均勻復合。因此如何在保證石墨烯結構完整的情況下,提高粉體材料與基體材料間的相容性、均勻分散性仍然成為制約石墨烯下游大規模產(chǎn)業(yè)化應用的關(guān)鍵問(wèn)題。

(二)以材料生產(chǎn)企業(yè)為主導,下游應用企業(yè)參與度偏低

石墨烯作為一種新材料,只有實(shí)現大規模成功應用才能真正體現其價(jià)值,因此產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須以應用為牽引,重視下游應用企業(yè)參與。但目前我國石墨烯參與發(fā)展以科研院所和石墨烯生產(chǎn)企業(yè)為主,受制于部分關(guān)鍵技術(shù)未突破、生產(chǎn)成本高、應用效果不確定等因素,下游應用企業(yè)普遍呈觀(guān)望態(tài)度,參與度偏低。反觀(guān)美、日、韓等國家,則均有一批應用領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)參與石墨烯研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化,如美國的IBM、波音,日本的松下、韓國的三星等,從應用需求入手,推動(dòng)本國石墨烯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

(三)標準、檢測體系不完善,產(chǎn)品魚(yú)龍混雜

目前我國石墨烯標準化方面雖然取得了一定進(jìn)展,但是在下游具體應用產(chǎn)品、檢測標準、使用標準等方面仍是空白。從上游材料制備來(lái)看,石墨烯材料有粉體、微片、漿料、薄膜等多種類(lèi)別,由于缺乏統一的標準,市場(chǎng)上每種材料品種差異較大、等級規格各異、命名規則不一。由于沒(méi)有明確的標準,目前對石墨烯產(chǎn)品的檢測報告多以材料性能的客觀(guān)描述為主,再加上不同應用領(lǐng)域對石墨烯材料的性能要求也不同,故沒(méi)有統一的標準來(lái)區分材料質(zhì)量的好壞,且目前的檢測手段僅僅對來(lái)樣原料當時(shí)的狀態(tài)負責,造成市場(chǎng)上各說(shuō)各話(huà),產(chǎn)品魚(yú)龍混雜。

應采取的對策建議

(一)推動(dòng)關(guān)鍵核心技術(shù)突破

充分發(fā)揮各地石墨烯制造業(yè)創(chuàng )新中心、科研院所和高等院校等的創(chuàng )新力量,制定石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng )新目錄和技術(shù)突破路線(xiàn)圖,組織優(yōu)勢力量開(kāi)展重大項目和重點(diǎn)應用的技術(shù)攻關(guān),對石墨烯材料規;苽、清潔生產(chǎn)等關(guān)鍵技術(shù)和成套設備加強攻關(guān),加快關(guān)鍵技術(shù)成果的轉化。圍繞新一代信息技術(shù)、新能源汽車(chē)、高端裝備等新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域發(fā)展需求,堅持需求引導,開(kāi)展石墨烯前沿性和戰略性方向、核心技術(shù)、專(zhuān)利和產(chǎn)品的布局,培育未來(lái)市場(chǎng)。盡快研究制定石墨烯技術(shù)成熟度路線(xiàn)圖,對重點(diǎn)企業(yè)技術(shù)成熟度、經(jīng)營(yíng)狀況、產(chǎn)品銷(xiāo)售等進(jìn)行評估,科學(xué)評判其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段和發(fā)展前景。

(二)強化產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展

繼續深化石墨烯對傳統產(chǎn)業(yè)轉型升級的推動(dòng)作用,從傳統產(chǎn)品改性入手,選擇目前技術(shù)較為成熟、量大面廣、下游用戶(hù)認可度偏高的石墨烯散熱材料、增強復合材料、儲能材料等產(chǎn)品開(kāi)展應用示范,充分利用首批次保險補償機制等相關(guān)政策,降低下游用戶(hù)使用風(fēng)險,有效激活石墨烯下游應用市場(chǎng)需求,推動(dòng)大規模產(chǎn)業(yè)化應用。圍繞新一代信息技術(shù)、新能源汽車(chē)、5G、高端裝備等新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域發(fā)展需求,堅持需求引導,開(kāi)展石墨烯前沿性和戰略性方向、核心技術(shù)、專(zhuān)利和產(chǎn)品的布局,培育未來(lái)市場(chǎng)。

(三)加強公共服務(wù)平臺建設

圍繞石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點(diǎn),依托產(chǎn)業(yè)鏈上下游骨干企業(yè)、科研院所等,優(yōu)化配置資金、技術(shù)、裝備等資源,建設一批石墨烯產(chǎn)業(yè)科技服務(wù)、檢驗檢測、質(zhì)量認證、人才培訓、創(chuàng )新孵化等公共服務(wù)平臺。公共服務(wù)平臺建設要嚴格按照“政府引導、市場(chǎng)運作”原則運作,積極拓展融資渠道。通過(guò)制定風(fēng)險補償等優(yōu)惠政策,引導社會(huì )資本進(jìn)入支持,對于地方運行良好的公共服務(wù)平臺積極申請國家支持。

(四)做好國家級制造業(yè)創(chuàng )新中心的籌備

整合目前國內石墨烯創(chuàng )新中心的優(yōu)勢力量,盡快組織籌備國家石墨烯制造業(yè)創(chuàng )新中心,加強對行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的前瞻性布局,做好石墨烯技術(shù)轉移擴散和首次商業(yè)化。創(chuàng )新中心的成員單位要注重下游應用企業(yè)尤其是大型企業(yè)的參與,建議對下游應用領(lǐng)域企業(yè)的占比及業(yè)內排名提出明確要求,F有省級創(chuàng )新中心要繼續加強對下游應用企業(yè)(尤其是龍頭企業(yè))的資源集聚,充分發(fā)揮應用企業(yè)的市場(chǎng)優(yōu)勢,以市場(chǎng)需求為導向,加快推動(dòng)石墨烯的大規模應用。


——轉自騰訊網(wǎng)


 
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