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文檔簡介

1、全球及中國石墨烯產(chǎn)業(yè)進(jìn)呈現(xiàn)狀分析2022-08-29 11:41:41 來源: 北極星儲能網(wǎng)我要共享糾錯評論投稿訂閱導(dǎo)讀: 2022 年英國曼徹斯特大學(xué)的安德烈海姆教授和康斯坦丁諾沃肖洛夫教授,在試驗室成功從石墨片中剝離出了石墨烯,證明白石墨烯可以單獨存在,并在2022 年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎,從今石墨烯走入群眾的視野,在全球范圍里掀起了石墨烯制備和應(yīng)用的爭辯熱潮。OFweek 半導(dǎo)體照明網(wǎng)訊 石墨烯Graphene是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀構(gòu)造的材料,是一種由碳原子以sp2 雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯是碳的多種形態(tài)中的根本構(gòu)造,碳的其他形態(tài)為

2、石墨、金剛石、碳納米管、富勒烯。目前在能源產(chǎn)業(yè),石墨烯可作石墨烯電池,備受儲能產(chǎn)業(yè)人員關(guān)注。1、石墨烯產(chǎn)業(yè)進(jìn)展概述2022 年英國曼徹斯特大學(xué)的安德烈海姆教授和康斯坦丁諾沃肖洛夫教授,在試驗室成功從石墨片中剝離出了石墨烯,證明白石墨烯可以單獨存在,并在2022 年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎,從今石墨烯走入群眾的視野,在全球范圍里掀起了石墨烯制備和應(yīng)用的爭辯熱潮。石墨烯堪稱超級的物理特性主要包括:石墨烯的制備方法主要分為“自上而下”和“自下而上”兩類方法?!白陨隙隆狈ㄊ峭ㄟ^剝離 石墨材料來制備石墨烯層,如微機(jī)械剝離法、氧化石墨復(fù)原法、碳納米管軸向切割法、液相 分別法;而“自下而上”法是通過碳原子的重排

3、列來合成石墨烯,如化學(xué)氣相沉積法CVD、外延生長法、有機(jī)合成法等。2、全球石墨烯產(chǎn)業(yè)進(jìn)呈現(xiàn)狀全球市場概況及推測全球石墨烯市場可以分為兩大類:即氧化石墨烯GO、石墨烯納米片GNP和其 他。其他類型的石墨烯包括碳化硅石墨烯、復(fù)原氧化石墨烯rGO等,每一種類型都有不同的特點和用途。其中,氧化石墨烯在全球市場中份額最高,緊接著是石墨烯納米片。氧化石墨烯是石墨烯的一種氧化形式,以粉末形式存在。當(dāng)沉積在任意基板之后,氧化石墨烯可以轉(zhuǎn)換為導(dǎo)體,從而可以制作導(dǎo)電膜、傳感傳感器、柔性電子設(shè)備和觸屏等。低廉的本錢和制作簡潔的特點使得氧化石墨烯是一種更受矚目的石墨烯類型,氧化石墨烯的很多物理特性例如拉伸強(qiáng)度、高彈性

4、、良好的導(dǎo)電性等使得其在很多領(lǐng)域都有很重要的應(yīng)用, 如醫(yī)藥、生物傳感器、疾病檢測、高分子材料、電池中的電子材料和納米濾膜等。和其他石墨烯類型相比,氧化石墨烯由于生產(chǎn)價格低廉因而在全球石墨烯市場中成長最快。隨著對環(huán)保、穩(wěn)定、無毒和柔性碳材料的需求的增長,石墨烯制造商在研發(fā)領(lǐng)域的投入也增加,以期能夠生產(chǎn)出符合需求的石墨烯。2022 年和 2022 年,全球石墨烯市場規(guī)模估量分別為290 萬美元、336 萬美元。石墨烯正處于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化前夕,估量到2022 年市場規(guī)??梢缘竭_(dá) 3.85 億美元。石墨烯將在散熱材料,高性能計算系統(tǒng)(晶體管材料),透亮顯示材料,超級電容器,鋰電,傳感器,構(gòu)造材料等領(lǐng)域取

5、得實際突破。到2025 年,石墨烯市場規(guī)模將到達(dá)21.03 億美元。屆時,超級電容器、構(gòu)造材料、透亮顯示材料、高性能計算材料將釋放更大的市場空間。全球石墨烯產(chǎn)業(yè)重點區(qū)域進(jìn)展概況英國英國是石墨烯的“誕生地”,但是相關(guān)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化卻落后于中國、韓國、日本和加坡等亞洲一些國家。為轉(zhuǎn)變這種局面,近幾年,英國政府投入巨資加速石墨烯的研發(fā)。2022 年,英國政府宣布投入 5000 萬英鎊1 英鎊約合 1.52 美元支持石墨烯爭辯,包括建立總投資達(dá)6100 萬英鎊的國家石墨烯爭辯院;2022 年 12 月,英國政府增撥 2150 萬英鎊用以資助石墨烯材料應(yīng)用領(lǐng)域的爭辯;2022 年英國政府聯(lián)合歐洲爭辯與進(jìn)展

6、基金會共同出資6100 萬英鎊在曼徹斯特大學(xué)成立國家石墨烯爭辯院,由兩位諾貝爾獎得主領(lǐng)銜,該爭辯院估量于2022 年初建成。2022 年,英國政府聯(lián)合馬斯達(dá)爾公司宣布連續(xù)投資6000 萬英鎊在曼徹斯特大學(xué)成立石墨烯工程創(chuàng)中心,作為國家石墨烯爭辯院的補(bǔ)充,加速石墨烯的應(yīng)用爭辯和開發(fā), 維持英國在石墨烯及其他二維材料方面的世界領(lǐng)先地位。英國財政大臣奧斯本稱,英國政府 將“致力于確保讓英國的覺察在英國做知名堂來”。不僅如此,英國還涌現(xiàn)了眾多致力于石墨烯生產(chǎn)和應(yīng)用的公司,比方英國有名的體育用品海德公司已于 2022 年起推出了添加石墨烯的網(wǎng)球拍,諾瓦克德約科維奇等眾多網(wǎng)球明星都在使用這款球拍。美國美國

7、作為科技強(qiáng)國,研發(fā)實力強(qiáng),對石墨烯的爭辯投入開頭較早,投入力度也相對較大。美國國防部高級爭辯打算署 2022 年 7 月就公布了總投資 2200 萬美元的碳電子射頻應(yīng)用工程,旨在開發(fā)超高速和超低能量應(yīng)用的石墨烯基射頻電路。2022 年-2022 年間,美國國家 自然科學(xué)基金關(guān)于石墨烯的資助工程有200 項左右,涵蓋了石墨烯爭辯和應(yīng)用的各個領(lǐng)域。2022 年,國家自然科學(xué)基金投入 1800 萬美元、美國空軍科研辦公室投入 1000 萬美元對石墨烯及相關(guān)的二維材料開展根底爭辯。美國良好的創(chuàng)業(yè)環(huán)境也促使了眾多小型石墨烯企業(yè)的誕生,產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用進(jìn)程相對較快。美國具有眾多研發(fā)實力強(qiáng)勁的大型企業(yè),如國際商

8、業(yè)機(jī)器公司IBM、英特爾、波音等投 入大量的科研力氣進(jìn)展石墨烯的研發(fā)。2022 年,美國IBM 公司成功研制出首款由石墨烯圓片制成的集成電路,使石墨烯特別的電學(xué)性能彰顯出應(yīng)用前景,預(yù)示著將來可用石墨烯圓片 來替代硅晶片。2022 年 10 月,IBM 爭辯人員覺察石墨烯材料能大幅降低藍(lán)光 LED 本錢, 而這種技術(shù)有時機(jī)催生高頻晶體管、光探測器、生物傳感器以及其他“后硅時代”組件,為此, 該公司打算將來 5 年內(nèi)投入 30 億美元爭辯下一代芯片技術(shù)。歐盟歐盟近年來對石墨烯的研發(fā)也投入較大。截至2022 年,歐盟總共投入了約1.5 億歐元推動石墨烯的相關(guān)研發(fā)。歐盟現(xiàn)有50 余家公司在開展石墨烯的

9、研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化以及應(yīng)用的推動。除了政府推動的學(xué)術(shù)爭辯,很多工業(yè)巨頭,如巴斯夫及拜耳公司等,也投入了相當(dāng)?shù)娜肆拓斄訌?qiáng)對石墨烯相關(guān)應(yīng)用的研發(fā)。2022 年 1 月,歐盟委員會更是將石墨烯列為“將來興技術(shù)旗艦工程”之一,打算 10 年內(nèi)供給 10 億歐元資助,將石墨烯爭辯提升至戰(zhàn)略高度,旨在把石墨烯和其他二維材料從實驗室推向社會,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)革命和經(jīng)濟(jì)增長,制造就業(yè)時機(jī)。該工程由瑞典查爾姆斯理工大學(xué)牽頭、歐盟 15 個成員國的 100 多個研發(fā)團(tuán)隊組成,其中包括4 名諾貝爾獎得主。目前,在歐盟“第七框架打算FP7”下的過渡階段2022 年 10 月 1 日至 2022 年 3 月 31 日已經(jīng)完善收官

10、。這 8 項爭辯成果分別是:石墨烯神經(jīng)元爭辯、石墨烯壓力傳感器、無摩擦石墨烯、石墨烯皮劃艇、攪拌法生產(chǎn)石墨烯、石墨烯柔性顯示屏、石墨烯光纖、石墨烯可充電電池。作為歐盟的重要成員國,德國于2022 年啟動了石墨烯優(yōu)先爭辯打算,包括38 個爭辯工程,前 3 年預(yù)算經(jīng)費為 1060 萬歐元;德國聯(lián)邦教研部也于當(dāng)年投入了700 萬歐元資助相關(guān)爭辯,旨在加深對石墨烯性能的理解和操控,為型石墨烯基電子產(chǎn)品奠定根底。2022 年 10 月,德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)的科學(xué)家成功制成石墨烯光電探測器,石墨烯制成的光電探測器能格外快速地處理和引導(dǎo)光電信號。韓國韓國石墨烯相關(guān)爭辯與產(chǎn)業(yè)進(jìn)展迅猛,這不但得益于韓國政府近年來

11、不連續(xù)的支持,也 得益于本國大型公司的巨大投入。韓國原學(xué)問經(jīng)濟(jì)部估量2022 至 2022 年間向石墨烯領(lǐng)域供給總額為 2.5 億美元的資助,其中 1.24 億美元用于石墨烯技術(shù)研發(fā),1.26 億美元用于石墨烯商業(yè)化應(yīng)用爭辯。2022 年,韓國產(chǎn)業(yè)通商資源部宣布整合韓國國內(nèi)爭辯機(jī)構(gòu)與企業(yè)力氣推動石墨烯商業(yè)化進(jìn)展,包括韓國科學(xué)技術(shù)院在內(nèi)的41 家爭辯機(jī)構(gòu)將與 6 家企業(yè)形成石墨烯聯(lián)盟,合作攻關(guān),政府將在將來 6 年投入 4230 萬美元,期望打造每年 153 億美元的市場,形成 25 家全球領(lǐng)先企業(yè)。韓國留意保護(hù)和申請石墨烯專利,專利量居全球第三,僅次于美國和中國,遠(yuǎn)高于歐洲其他國家。產(chǎn)業(yè)企業(yè)層

12、面,韓國三星投入了巨大研發(fā)力氣,保證了其在石墨烯應(yīng)用于柔性顯示、觸 摸屏以及芯片等領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位,在 2022 年研發(fā)出 40 英寸的石墨烯觸摸屏面板。2022 年,三星先進(jìn)技術(shù)爭辯院與韓國成均館大學(xué)聯(lián)合宣布合成了一種能在更大尺度內(nèi)保持導(dǎo)電性的石墨烯晶體,是一種可以用在柔性顯示屏和可穿戴設(shè)備上的屏幕顯示技術(shù)。韓國科學(xué)家也 于去年 11 月宣布制造最的石墨烯超級手機(jī)電池,可存儲與傳統(tǒng)電池等量的電量,但充電時間只需 16 秒。日本日本作為碳材料產(chǎn)業(yè)最興旺的國家之一,從2022 年起就對石墨烯的開發(fā)進(jìn)展資助。例如:日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)2022 年就對石墨烯材料和器件的技術(shù)開發(fā)工程進(jìn)展資助;經(jīng)濟(jì)產(chǎn)

13、業(yè)省 2022 年實施的“低碳社會實現(xiàn)之超輕、高輕度創(chuàng)融合材料”工程,重點支持了碳納米管和石墨烯的批量合成技術(shù)。除了日本政府的相關(guān)投入外,日本眾多企業(yè),如日立、索尼、東芝等投入了大量資金和人力從事石墨烯的根底爭辯以及應(yīng)用開發(fā),并取得了顯著進(jìn)展。日本索尼公司2022 年就研發(fā)出了可以生成長度達(dá) 120 米的石墨烯的透亮薄膜化學(xué)氣相生長技術(shù)。3、中國石墨烯行業(yè)市場分析行業(yè)進(jìn)展概況我國在石墨烯領(lǐng)域的爭辯起步與興旺國家相比較晚,但在近些年的努力下,文獻(xiàn)發(fā)表量和專利數(shù)量都已經(jīng)位居全球首位,在石墨烯爭辯領(lǐng)域正和興旺國家一樣處于起跑階段。2022 年 5 月,國家金融信息中心指數(shù)爭辯院公布了全球首個石墨烯指

14、數(shù)指數(shù)評價結(jié)果顯示,我國全球石墨烯產(chǎn)業(yè)綜合進(jìn)展實力位列全球第3 位前 2 位分別為美國和日本。從宏觀政策看,我國石墨烯的進(jìn)展得到了國家和各級地方政府的大力扶持,國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)制備技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)均取得了長足發(fā)。國家在“十二五”規(guī)劃中間明確將材料列為重要的戰(zhàn)略興產(chǎn)業(yè);國家自然科學(xué)基金委員會已經(jīng)間續(xù)撥款超過3 億元資助石墨烯相關(guān)工程; 國家引導(dǎo)石墨烯產(chǎn)業(yè)成立了中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)戰(zhàn)略聯(lián)盟,聯(lián)盟成員已達(dá)53 家,6 位聯(lián)盟常務(wù)理事單位分別對石墨烯技術(shù)路線、標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)略、專利布局、國際合作和產(chǎn)業(yè)促進(jìn)進(jìn)展支持和合理引導(dǎo)。鑒于石墨烯的將來寬闊的應(yīng)用前景,民間資本紛紛介入石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈。在產(chǎn)業(yè)園和創(chuàng)業(yè) 基金等的樂觀

15、引導(dǎo)下,一些創(chuàng)業(yè)者以技術(shù)為資本成立公司,一些上市公司以資金為優(yōu)勢介入 石墨烯領(lǐng)域。上市公司通過引進(jìn)石墨烯技術(shù)、與科研機(jī)構(gòu)簽訂合作協(xié)議、設(shè)立產(chǎn)業(yè)技術(shù)投資 基金或從戰(zhàn)略角度構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈等方式參與石墨烯研發(fā)生產(chǎn)。目前局部石墨烯公司具備生產(chǎn)石 墨烯粉體、漿液、導(dǎo)熱膜、功能涂料、導(dǎo)電油墨和觸控屏的力量,但在產(chǎn)品質(zhì)量提升和下游市場開發(fā)方面仍存在巨大的提升空間,國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)尚未形成完整的、成熟的產(chǎn)業(yè)鏈??偟膩砜?,2022 年,我國的石墨烯市場規(guī)模約為150 萬美元。隨著石墨烯量產(chǎn)的解決和石墨烯下游的拓展,2022 年中國石墨烯產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模到達(dá) 1630 萬美元,估量 2022 年其市場規(guī)模將到達(dá) 2 億美元

16、,并成為全球最大的石墨烯消費國家。隨著整個石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)展及下游應(yīng)用的成熟,雖然還未消滅具有“顛覆性”的 應(yīng)用方向,但是在一些相對成熟的領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)越來越明朗,如復(fù)合材料、防腐涂料、顯示產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域都有著格外不錯的進(jìn)展勢頭。石墨烯產(chǎn)業(yè)波特五力模型分析波特五力分析對于企業(yè)是否進(jìn)入或者退出這個市場有肯定指導(dǎo)意義。該分析模型從五個 方面來爭辯了石墨烯市場,即供給商的議價力量,購置者的議價力量,潛在進(jìn)入者的威逼, 替代品的威逼,以來自目前在同一行業(yè)的公司間的競爭。潛在進(jìn)入者的威逼進(jìn)入者的威逼指的是行業(yè)的競爭對手對目前已經(jīng)有的企業(yè)所產(chǎn)生的威逼。石墨烯行業(yè)屬于典型的技術(shù)密集型行業(yè)。行業(yè)潛在進(jìn)入者將

17、面臨較高的行業(yè)技術(shù)壁壘,主要是宏量制備技術(shù)壁壘和應(yīng)用技術(shù)壁壘。石墨烯制備技術(shù)主要包括化學(xué)氣相沉積法、氧化復(fù)原法、微機(jī)械剝離法和外延生長法等。在生產(chǎn)過程中,不同的制備技術(shù)存在不同程度的技術(shù)劣勢,如承受 CVD 法生長石墨烯薄膜, 生長和轉(zhuǎn)移過程中的污染、破損問題都回帶來缺陷和成品率的下降。抑制制備技術(shù)的劣勢并 規(guī)?;a(chǎn)出品質(zhì)全都的石墨烯產(chǎn)品需要借助于強(qiáng)大的爭辯團(tuán)隊,并經(jīng)過長期的技術(shù)、閱歷 積存。從另外一個角度看,高質(zhì)量的石墨烯高質(zhì)量的石墨烯產(chǎn)品需要高投入和長時間,但是一 些方面的應(yīng)用并不要求石墨烯的質(zhì)量格外高,這就為很多的企業(yè)進(jìn)入該市場制造了條件。針對這一現(xiàn)象,很多企業(yè)在連續(xù)進(jìn)展研發(fā)投資的同時

18、,也在進(jìn)展投資生產(chǎn)有效的且低價的石 墨烯產(chǎn)品。此外,在石墨烯生產(chǎn)設(shè)施安裝的過程中,工廠的位置和地域掩蓋范圍也是需要考 量的因素。因此,對于進(jìn)入該行業(yè)的企業(yè)來說,要想處理好上面提到的全部因素并不簡潔。潛在進(jìn)入者的威逼對石墨烯市場的影響整體還比較溫存。購置者議價力量買家的議價力量指的是買家可以施加給制造商的壓力。就石墨烯而言,買家的議價力量力量還比較溫存,這是由于石墨烯市場是一個分散市場,有很多規(guī)模不等的企業(yè)和買家。此外,石墨烯產(chǎn)品的在很多方面都有應(yīng)用,使得進(jìn)入的企業(yè)越來越多,購置者可以依據(jù)自己的需求來選擇賣家。替代品的威逼替代品的威逼指的是可替代產(chǎn)品替換目前市場上產(chǎn)品的可能性。石墨烯是一種無毒、

19、環(huán) 境友好的材料,可以取代硅材料和其他現(xiàn)有材料。然而,目前市面上并沒有適宜的可替代石 墨烯的材料,因此對于石墨烯材料市場的增長并沒有構(gòu)成影響。因此,就石墨烯市場而言, 替代品的威逼格外小。供給協(xié)商價力量供給協(xié)商價力量指的是供給商可以對石墨烯制造商施加的壓力。石墨烯在全球市場中都 有分散的供給商。然而,依據(jù)石墨烯價格和類型的不同,每一位供給商都會有不同的石墨烯 應(yīng)用。這就為購置者選擇供給商的時候供給了多種選擇。石墨烯可以依據(jù)行業(yè)不同而有不同 應(yīng)用,這也導(dǎo)致了供給商的分散,削減了制造商的議價力量。公司的品牌價值和石墨烯產(chǎn)品 的質(zhì)量在建立長期的買家供給商關(guān)系方面也有著格外重要的作用。不僅如此,石墨烯研發(fā) 公司和供給商之間也有很強(qiáng)的合作關(guān)系,從而使得石墨烯市場中供給商的議價力量比較溫存。行業(yè)內(nèi)部競爭由于石墨烯市場中不斷有競爭者的參加,老公司的存在

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