2021年中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告

1、2021年中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告一、世界石墨烯最前沿技術(shù)達(dá)概述從整個(gè)全球來(lái)看，石墨烯屬于從硏發(fā)到產(chǎn)業(yè)化的過(guò)渡階段,還沒(méi)有真 正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。相對(duì)而言,中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)化方面走在世界前列, 國(guó)外大都現(xiàn)在還處于研發(fā)階段。國(guó)內(nèi)外發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展走的兩種不同路徑。國(guó)外并不是從石墨直接制備，主要還是用含碳的一些宅體，如甲烷等 氣體來(lái)進(jìn)行制備薄膜。制備的石墨烯膜更多應(yīng)用在電子信息領(lǐng)城。歐美日 走的是這個(gè)路徑。中國(guó)石墨資源豐富。這一優(yōu)勢(shì)讓中國(guó)制備石墨烯膜的路徑也與歐美不 同。利用石墨制備石墨烯，然后添加到其他材料之中，生產(chǎn)復(fù)合材料，這 是中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)路徑。目前中國(guó)石墨烯應(yīng)用多在醫(yī)療健康、

2、 熱管理、新能源等領(lǐng)域。由于中國(guó)電子信息發(fā)展也是起步,所以高端石墨 烯膜制備和應(yīng)用尚處于研發(fā)階段。從石墨烯技術(shù)發(fā)展來(lái)看，中國(guó)也較為領(lǐng)先。中國(guó)石墨烯專(zhuān)利技術(shù)占了 全球百分之六七十，位居全球M-o前兩年國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)出了石墨烯熱，現(xiàn)在已經(jīng)漸趨理性。無(wú)論投資界、研 發(fā)領(lǐng)域還是產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域，大家都認(rèn)識(shí)到新材料的發(fā)展周期比較長(zhǎng)，不是短 期內(nèi)就能見(jiàn)效的。大浪淘沙之后，很多人退出，還有很多人堅(jiān)持了下來(lái)。中國(guó)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(zhǎng)激勵(lì)研究方面取得重要進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了大面積高質(zhì)量單 層石墨烯的生長(zhǎng)。廈門(mén)大學(xué)與英國(guó)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

3、要研究進(jìn)展，對(duì)后續(xù)迸一步研究和設(shè)計(jì)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(shè)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(xiàng)突破。二、中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)存在短板目前，中國(guó)和西方制備技術(shù)都差不多。關(guān)鍵是下游應(yīng)用,薄膜制成了 以后怎么應(yīng)用。這方面的差距比較大。歐洲、美國(guó)、日本電子信息比較發(fā) 達(dá),所以石墨烯在這個(gè)領(lǐng)域能夠很快應(yīng)用。中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)比較薄 弱,石墨烯在這一領(lǐng)域的應(yīng)用也較少。中國(guó)市場(chǎng)上涌現(xiàn)的石墨烯產(chǎn)品，在 醫(yī)療、健康領(lǐng)域比較多，但是目前的這些

4、應(yīng)用并不能真正體現(xiàn)石墨烯高性 能特點(diǎn)。石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍然有許多難題。一是關(guān)鍵技術(shù)未突破，制約下游大規(guī)模應(yīng)用。經(jīng)過(guò)多年自主研發(fā)，石 墨烯在規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)、工藝裝備等方面均取得重大進(jìn)展，但低成本規(guī)模 化制備技術(shù)、下游應(yīng)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(guó)內(nèi)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(xiàn)量產(chǎn)，但 產(chǎn)品普遍存在尺寸和層數(shù)不均勻、質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題,難以滿(mǎn)足大規(guī)模工 業(yè)化量產(chǎn)的需求。從應(yīng)用場(chǎng)景看,目前石墨烯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(jié)構(gòu)完整的石墨烯表面不含有任何基團(tuán),與其它介質(zhì)的相互 作用較弱，很難與其它有機(jī)或無(wú)機(jī)材料實(shí)現(xiàn)均勻復(fù)合。因此，如何在保

5、證 石墨烯結(jié)構(gòu)完整的情況下,提高其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(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題。二是以材料生產(chǎn)企業(yè)為主導(dǎo)，下游應(yīng)用企業(yè)參與度偏低。石墨烯作為 種新材料，只有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模成功應(yīng)用才能真正體現(xiàn)其價(jià)值。因此產(chǎn)業(yè)發(fā) 展必須以應(yīng)用為牽引,重視下游應(yīng)用企業(yè)參與。但目前中國(guó)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(yīng)用效果不確定等因素,下游應(yīng)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(guó)家，則均有一批應(yīng)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(guó)的IBM、波音,日本的松下、韓國(guó)的三星等,從 應(yīng)用需求入手，推動(dòng)本國(guó)石

6、墨烯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。三是標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)體系不主善，產(chǎn)品魚(yú)龍混雜。目前中國(guó)石墨烯標(biāo)準(zhǔn)化 方面雖然取得了一定進(jìn)展，但是在下游具體應(yīng)用產(chǎn)品、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、使用標(biāo) 準(zhǔn)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(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，市場(chǎng)上每種材料品種差異較 大、等級(jí)規(guī)格各異、命名規(guī)則不一。由于沒(méi)有明確的標(biāo)準(zhǔn)，目前對(duì)石墨烯 產(chǎn)品的檢測(cè)報(bào)告多以材料性能的客觀(guān)描述為主,再加上不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)κ?墨烯材料的性能要求也不同,所以沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)區(qū)分材料質(zhì)量的好壞, 且目前的檢測(cè)手段僅僅對(duì)來(lái)樣原料當(dāng)時(shí)的狀態(tài)負(fù)責(zé)，造成市場(chǎng)上各說(shuō)各話(huà), 產(chǎn)品魚(yú)龍混雜。三、未來(lái)的努力方向第一要繼續(xù)發(fā)揮中國(guó)的資源

7、優(yōu)勢(shì)。中國(guó)石墨烯資源比較豐富。目前利 用石墨制備的石墨烯,基本上能滿(mǎn)足現(xiàn)有的石墨烯應(yīng)用產(chǎn)品和應(yīng)用領(lǐng)域, 但是未來(lái)還是要發(fā)揮我們的資源優(yōu)勢(shì),做一些高端產(chǎn)品，這就需要下大力 氣做好高品質(zhì)石墨烯材料。第二要與電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展主動(dòng)結(jié)合起來(lái)。從國(guó)家層面來(lái)說(shuō)，更應(yīng)該 鼓勵(lì)石墨烯在電子信息領(lǐng)域的應(yīng)用和石墨烯殺手銅級(jí)的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)現(xiàn)在也 在這方面做很多探索,軍工領(lǐng)域和民用領(lǐng)域都有，例如北京石墨烯硏究院 在研發(fā)的石墨烯玻璃，中科院半導(dǎo)體所在石墨烯器件方面的研究等。柔性電致方面，除了智能手機(jī)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(dǎo)熱性能和成本的同時(shí)，對(duì)石墨烯的導(dǎo)熱需求 也越來(lái)越多。這是未來(lái)的

8、一個(gè)方向。華為發(fā)布的國(guó)內(nèi)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(dǎo)產(chǎn)品為石墨烯導(dǎo)熱膜、石墨烯導(dǎo)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(shè)備散熱市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。隨看華為、 小米等頭部企業(yè)持續(xù)加碼石墨烯導(dǎo)熱膜的投資與應(yīng)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、發(fā)展對(duì)策和建議石墨烯材料是一個(gè)相對(duì)比較高端的產(chǎn)品。目前制膜技術(shù)都差不多，關(guān) 鍵是大規(guī)模做出來(lái)。雖然在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)取得了一些進(jìn)展，但是石墨烯應(yīng)用 時(shí)的穩(wěn)定性等問(wèn)題還需要去克服。技術(shù)方面。首先要制好材料。不管是膜材料,還是用石墨來(lái)做的粉體 類(lèi)材

9、料。將這些基礎(chǔ)材料做好最關(guān)鍵。目前石墨烯產(chǎn)業(yè)化企業(yè)很多，但是 很少有企業(yè)去關(guān)注材料。大家都是能做出來(lái)就做出來(lái),沒(méi)有再進(jìn)一步努力 提高材料的品質(zhì)。所以材料品質(zhì)一直停留在中低端。然而，好材料才能用 在高端領(lǐng)域。第二是成本問(wèn)題。如何做到大規(guī)模推廣,然后實(shí)現(xiàn)低成本, 這很重要。目前下游應(yīng)用沒(méi)有鋪開(kāi)，成本比較高。如果要做高端的，純度 更高，片成更薄的話(huà),技術(shù)要求含量很高。所以技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用開(kāi)發(fā)都 很重要。要推動(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(shì)力量開(kāi)展重大項(xiàng)目和重點(diǎn)應(yīng)用的技術(shù)攻關(guān)，對(duì)石墨烯 材料規(guī)

10、?；苽?、清潔生產(chǎn)等關(guān)鍵技術(shù)和成套設(shè)備加強(qiáng)攻關(guān)，加快關(guān)鍵技 術(shù)成果的轉(zhuǎn)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(jiān)捋需求引導(dǎo)，開(kāi)展石墨烯前沿性和戰(zhàn)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(duì)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(píng)估,科學(xué) 評(píng)判其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段和發(fā)展前景。其次要強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。繼續(xù)深化石墨烯對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的推 動(dòng)作用。從傳統(tǒng)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(rèn)可度偏高的石墨烯散熱材料、增強(qiáng)復(fù)合材料、儲(chǔ)能材料等產(chǎn)品開(kāi)展 應(yīng)用示范,充分利用首批次保險(xiǎn)補(bǔ)償機(jī)制等相關(guān)政策,降

11、低下游用戶(hù)使用 風(fēng)險(xiǎn)，有效激活石墨烯下游應(yīng)用市場(chǎng)需求,推動(dòng)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)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(jiān)持需求引導(dǎo)，開(kāi)展石墨烯前沿性和戰(zhàn)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)。人才方面。石墨烯研發(fā)方面人才不少，主要由兩部分組成：一類(lèi)是硏 究納米材料的人才轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)的。石墨烯本身就是一種納米材料，中國(guó)原來(lái)有 大堆的研究納米材料的，這些人很多轉(zhuǎn)向了石墨烯研究。還有一部分從 高分子材料轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)的?，F(xiàn)在主要是兩大類(lèi)人才在研究石墨烯。但是，這個(gè)領(lǐng)域缺乏產(chǎn)業(yè)化人才、市場(chǎng)化人才以及社會(huì)資本方面的一些人 才。目前市場(chǎng)上的石墨烯企業(yè)都是小打小鬧的，好多人直

12、接是從研究院所 出來(lái)的。結(jié)果就是這類(lèi)人更多側(cè)重追求技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品、市場(chǎng)不太了解。這 樣對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展不利。從應(yīng)用角度,下游企業(yè)是一定要參與進(jìn)來(lái)的，否則只 是把材料做出來(lái)，卻不知道怎么用。人才方面，研發(fā)領(lǐng)域、成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn) 品開(kāi)發(fā)類(lèi)人才，這三個(gè)類(lèi)別對(duì)接機(jī)制還是不夠。政策方面。整合優(yōu)勢(shì)力量，也要充分發(fā)揮市場(chǎng)作用，讓市場(chǎng)去篩選。目前石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)于雲(yún)散，需要整合。有的地區(qū)硏發(fā)為主，如北京的 研發(fā)力量比較強(qiáng)。深圳寧波這些地方應(yīng)用比較強(qiáng)?，F(xiàn)在各地單打獨(dú)斗，不 利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度上，上下游必須結(jié)合起來(lái)。把上游材料企 業(yè)和下游應(yīng)用企業(yè)，還有一些相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)結(jié)合起來(lái)，這樣上下游能夠 在一個(gè)平臺(tái)上工作,可以縮短轉(zhuǎn)化周期，加快走向應(yīng)用層面。加強(qiáng)公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)。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(shè)一批 石墨烯產(chǎn)業(yè)科技服務(wù)、檢驗(yàn)檢測(cè)、質(zhì)量認(rèn)證、人才培訓(xùn)、創(chuàng)新孵化等公共 服務(wù)平臺(tái)。公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)要嚴(yán)格遵守"政府引導(dǎo)、市場(chǎng)運(yùn)作"原則, 積極拓展融資渠道。通過(guò)制定風(fēng)險(xiǎn)補(bǔ)償?shù)葍?yōu)惠政策，引導(dǎo)社會(huì)資本進(jìn)入， 對(duì)于地方運(yùn)行良好的公共服勢(shì)平臺(tái)積極申請(qǐng)國(guó)家支持。做好國(guó)家級(jí)制造業(yè)創(chuàng)新中心的籌備。整合目前