我國石墨烯產業應用與發展態勢 石墨烯產業最新數據報告

近幾年,我國石墨烯領域研發成果數量穩步增長,產業規模逐步擴大。石墨烯在下游市場的應用主要包括新能源、大健康、電子信息、節能環保、生物醫藥、化工、航空航天七大領域。目前,石墨烯對傳統產業升級的帶動作用日益顯著,其區域集聚初步成形。

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中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟在2017年發佈的團體標準T-CGIA001-2017“石墨烯材料的術語、定義和代號”中提到:石墨烯材料是由石墨烯單獨或堆垛而成、層數不超過10層的碳納米材料。石墨烯是人類已知強度最高、韌性最好、質量最輕、透光率最高、導電性最佳的材料。單層的石墨烯是由一層密集的碳六元環構成,它的厚度為0.335 nm左右,是目前為止最薄的二維納米碳材料。由於其結構的獨特性,石墨烯的各類性質也非常優異。

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我國政府高度重視石墨烯產業發展,發佈了一系列相關政策進行系統佈局,並將石墨烯列入我國“十三五規劃”的165項重大工程。相關政策的實施對推動技術創新、支撐戰略性新興產業發展、加快走中國特色新型工業化道路具有重要戰略意義。

近年,石墨烯產業發展勢頭迅猛,中國石墨烯產業應用領跑國際,上市公司表現搶眼,企業合作動作連連,產業格局初具雛形;企業合力打通終端渠道,應用市場遍地開花,石墨烯技術逐步“走近生活”;國家層面的政策引導、系統規劃明顯加速,產學研合作貫通產業鏈條,品牌競爭格局即將形成。石墨烯作為新材料產業的先導,在帶動傳統制造業轉型升級,培育新興產業增長點,推動大眾創業、萬眾創新的作用越來越顯著。

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2004年,英國曼徹斯特大學科學家Andre和KonstantinNovoselov在實驗室中成功將石墨烯從石墨中分離出來,並因此共同獲得了2010年諾貝爾物理學獎。2010年以後,石墨烯材料引發了全球範圍內的研究熱潮,石墨烯相關專利、論文數量迅速增加,至今熱度不減。

通過對石墨烯中國專利、論文進行檢索,共檢索到石墨烯中國專利申請43988件,論文累計發表6萬餘篇,總體而言,我國石墨烯專利論文數量呈指數增長趨勢。從專利論文趨勢圖可以看出,我國石墨烯專利的申請與受理始於本世紀初,從2009年開始,我國石墨烯專利申請數量一直處於快速增長態勢。中國政府、科研機構以及相關企業近年來對石墨烯相關技術一直保持高度的重視,國內石墨烯研發的高潮持續不減。2016年石墨烯專利申請數量已達到12420件,2017年專利申請量略有減少為11430件。目前,石墨烯專利申請技術方向主要集中在:以石墨為原料製備石墨烯的技術及工藝;石墨烯在儲能、塗料、傳感器等領域的應用:CVD製備石墨烯及其轉移技術。

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據全球石墨烯產業戰略研究院(CGIA Research)統計,2017年,我國石墨烯材料粉體產能達到3000噸,已經有數家企業具備了年產百噸以上的生產能力,石墨烯薄膜產能約350萬平方米。石墨烯粉體和薄膜材料在汽車、紡織、軍工等工業和民生消費品上已經實現產業化應用。

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截止到2017年12月31日,全國擁有石墨烯相關研發、設備、製備、銷售、應用、投資、檢測、技術服務的單位數量達到4800多家,經CGIA Research 篩選實際開展石墨烯業務的單位約2600多家。其中從事技術服務、銷售、投資及檢測的企業(機構)有1477家,佔據近一半的比例,從事石墨烯相關研究的研發機構有217家,設備和製備的企業(機構)有340家,下游應用方向的企業數量為623家。

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近年,中國石墨烯產業化應用取得了一定進展,上下游產業鏈已初步打通、下游應用領域不斷拓展,產品標準和技術規範逐步完善,據 CGIA Research 統計,石墨烯市場規模從2015年的6億元、2016年的40億元,直到2017年增長至70億元。其中石墨烯在新能源領域的市場規模達到 50 億元,石墨烯塗料市場規模達到 8 億元,複合材料和大健康產業均達到 5億元,節能環保和電子信息領域均達到 1 億元,石墨烯產業呈現出快速發展趨勢。石墨烯應用領域市場規模佔比如圖 4 所示。

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中國石墨烯產業主要集中在提升傳統產業方面,目前石墨烯對傳統產業升級的帶動作用日益顯著,尤其是在塗料、輕量化材料、橡膠輪胎、LED散熱材料等方向的應用有突破性進展,石墨烯以“工業味精”的形式添加到各種傳統材料以提升傳統材料的性能。

石墨烯在新興產業的應用主要是在新能源、電子信息、生物醫藥等領域,充分發揮石墨烯高導電、高導熱、高強度等優異性能,“烯”的作用越來越顯著,2017年石墨烯在新能源和電子信息領域的市場規模分別為40億和1億元

得益於政策的支持和石墨烯極為廣闊的應用範圍與前景。中國的石墨烯產業呈現出多點開花,集聚初現的特點。東部沿海地區起步早,政策支持力度大,產業化進程領先其他地區,據CGIA Research統計,東部沿海地區集中了70%以上的企業,集聚效應初步顯現。隨著石墨烯上下游產業鏈的不斷成形,產品標準和技術規範逐步完善,現在初步形成三個集聚區,包括長三角石墨烯產業集聚區,珠三角石墨烯產業集聚區和山東石墨烯產業集聚區。

石墨烯產業的發展整體呈現出良好的應用前景,未來產業發展趨勢將更偏向石墨烯綠色、高質量、規模化製備,多級次多功能組裝集成,未來產業資源將進一步整合,應用在新能源、生物醫藥、電子信息、航空航天等領域繼續深化。


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