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【石墨烯专题】石墨烯行业发展现状与趋势

2020-08-14 154

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石墨烯的发展现状

目前我国作为全球石墨烯研发和产业化最为活跃的国家之一,高度重视石墨烯的研发与产业化发展。上至国家领导人,下至地方政府、媒体、企业和普通老百姓都十分关注石墨烯及产业的发展进展。国家自然基金委、科技部、国家发改委、工信部等相关部委都高度重视石墨烯的研发、生产与应用,不断加大投入和支持力度。目前已经有几百家科研机构和公司从事石墨烯材料及其相关产品的研发。

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石墨烯的行业现状
我国石墨烯技术创新成果频出,产业化发展势头迅猛,走在世界前列,且我国从事石墨烯研发、生产的企业数也是全球最多,其中石墨烯应用产品有上百种,但是得到市场认可的寥寥无几。

据粗略统计,截至目前,全国石墨烯产业园区、研究院等多达37家;几乎每个月都有1-2场石墨烯相关的会议、论坛等。近年来,石墨烯也受到各种媒体的热捧,关于石墨烯的各种报道铺天盖地,频繁进入人们的眼球,充斥着“一片蓝海”、“带来万亿级市场”、“颠覆性革命”、“充电十分钟,可跑1000公里”、全面代替硅材料等言过其实、过分夸大石墨烯性能的标题。

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与美、日、韩等发达国家相比,我国石墨烯研究和产业发展基本处于产业链和价值链的低端,虽然资本界、学术界、媒体界等“热情高涨”,但无法掩盖上游材料生产企业盲目扩大产能,下游应用集中在附加值低的产品、低端产能扩张过快、产品同质化严重等问题,已经初步显示出“低端化” 发展的苗头。

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石墨烯面临的制约因素
目前,石墨烯虽然已经走出了实验室,但是大规模商业化应用仍然面临着很多制约因素。

1)技术问题:包括制备、分散、应用和环保等关键技术和装备都尚未突破。虽然目前石墨烯制备技术已经有20多种,但规模化、低成本、高品质和大尺寸的宏量制备技术尚未取得实质性突破,难以满足工业化量产的需求。材料的分散技术,以及与下游工艺、工程化应用相结合的技术等都还制约着产业化进程。

2)市场问题:虽然目前各种应用产品层出不穷,百花齐放,但是缺乏真正的高品质、高附加值和体现石墨烯独特性能的杀手锏级产品,绝大多数只不过是对传统材料进行改性或者努力替代已经成熟的材料,经过改性后的材料性能提升并不明显,或者石墨烯并不是非添加不可,个别甚至在添加之后出现不良后果,难以得到市场认可。

3)成本问题:目前大多数企业尚处于小批量生产的探索阶段,还不能形成稳定的规模化生产能力,没有资金的回笼;且企业前期的研发投入资金量大、周期长,应用市场没有打开,所以不论是材料本身,还是应用产品的成本都很高,这都阻碍了石墨烯进一步走向市场。

此外,石墨烯产业化之路还存在其他一些障碍。比如,石墨烯在某些性能方面本身也存在竞争性材料,如碳纤维、碳纳米管、硅材料等。石墨烯制备还存在着环境风险。氧化石墨烯制备过程中需要大量的酸、碱,材料本身具有较强的稳定性和极易扩散,对环境具有较大的风险。石墨烯的标准缺乏,加之一些误导,使得人们对石墨烯还存在认知上的误区等等。

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石墨烯的发展规模
预计2020年下半年,随着石墨烯技术的不断创新和下游应用的不断成熟,石墨烯市场规模仍将呈现高速发展态势,可能达到千亿规模。

1)随着制备技术不断成熟,材料价格继续走低:从过去的每克上千元已经逐渐下降到每克不足1元;预计2020年下半年仍将继续走低。

2)对传统产业的提升效果更加显著:随着石墨烯在涂料、复合纤维、锂电池材料等领域的应用不断成熟;预计2020年下半年部分领域将实现批量应用。

3)对新兴产业支撑更加有力:预计2020年下半年石墨烯对新兴产业的支撑作用将更加有力。

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目前石墨烯全产业链在不断完善,国内石墨烯全产业链布局已经初见雏形,基本覆盖了从制备及应用研究到石墨烯产品生产,直至下游应用的全环节。全国在公司、民政等部门登记注册的石墨烯单位已超过6000家,涉及石墨烯材料制备、应用开发、终端应用、产业服务等各个关键环节。全产业链体系基本建立,预计2020年下半年,石墨烯产业上下游联动发展的格局将更加深化。

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石墨烯的产业示范效果显著

当前我国石墨烯产业正处于从实验室走向产业化的关键时期,对技术较为成熟、市场认可度较高的产品开展产业示范,是加快石墨烯产品的推广应用及产业化进程的重要举措。

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2018年7月,工业和信息化部公示了《2017年重点新材料首批次应用保险补偿试点工作拟补助项目》,其中涉及到石墨烯的项目共有4个,对这些入选的项目国家将给予补偿80%的保险费用,充分发挥财政资金的杠杆作用,利用保险手段降低用户风险。地方政府也积极响应,如河北省气代煤电代煤工作领导小组近日下发《河北省2018年冬季清洁供暖工作方案》,将在邯郸、石家庄、张家口等市试点石墨烯和聚能电暖共1.28万户,加快推进石墨烯材料的示范应用。
预计2020年下半年,石墨烯产业示范仍将继续快速推进,石墨烯作为一种新材料,开展产业示范是突破其应用初期市场瓶颈、激活和释放下游行业需求的有效手段,随着第一批首批次应用示范保险补偿项目的公示、落地,示范效应也逐步显现,企业的积极性也将得到提高,以及首批次产品目录和保险制度的不断完善,产业示范也将发挥更大的作用。

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