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石墨烯研究报告

小草范文网  发布于:2016-10-11  分类: 研究报告 手机版

篇一:石墨烯行业研究报告

新材料之王--石墨烯产业化巅峰之战打响?

石墨烯最近火了,火得把“10月”说成是“石墨烯月”也不为过。10月23日,习大大在访英期间专程参观了位于曼彻斯特大学的英国国家石墨烯研究院,当日,华为宣布与曼彻斯特大学合作研究石墨烯的应用,共同开发ICT领域的下一代高性能技术。10月24日,中英合建的石墨烯国际标准检测和公共服务平台在北京中关村正式启动。紧接着2015中国国际石墨烯创新大会在青岛召开,石墨烯正越来越多得受到关注。

一、石墨烯--何方神圣?

手机充电只需几秒钟?史上最薄电灯泡?光驱动飞行器?关于石墨烯非凡应用的新闻不断出现在人们的视野当中,似乎石墨烯已经成为了无所不能的超级材料。石墨烯是什么?到底什么特性让它备受推崇?

石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。作为一种优质碳素材料,石墨烯是目前已知室温下最好的导电和导热材料,是人类已知强度最高的物质。石墨烯被称为“黑金”,科学家甚至预言,它将“彻底改变21世纪”。

二、石墨烯应用--神通广大

石墨烯是二十一世纪以来新材料科学领域最为耀眼的一颗新星,目前已知的应用领域包括电子器件领域、能源领域、环保领域以及金属制品的电磁防护、防腐涂料、油墨等等。

中国科学院预计,到2024年前后,石墨烯器件有望替代互补金属氧化物半导体(CMOS)器件,在纳米电子器件,光电化学电池、超轻型飞机材料等研究领域得到应用。由于石墨烯的应用范围较广,不便一一赘述,本小组特选取两个大家耳熟能详的应用领域做简单介绍。

1.新能源汽车——石墨烯电池、石墨烯复合材料

当前,国内外掀起新能源汽车的革命浪潮,无论是欧美的大型跨国车企,还是国内的比亚迪、江淮等国产车企,纷纷投入巨资和大量的科研人才研发新能源汽车,新能源汽车行业的进展明显处于加速度之中。2011年我国的能源汽车销量为8159辆,随后三年快速增长,2014年销量达到7.47

万辆。按照

30%的增长率保守估计,

2017年我国新能源汽车销量将超过17 万辆。

新能源汽车电池性能比较

资料来源:南江集团

众所周知目前新能源汽车推广的一大瓶颈便是电池性能,石墨烯的出世可能会成为此问题的最优解。目前研究人员已经在进行利用石墨烯高能量密度等特性制成应用于电力能源汽车的储能量大、充电快的石墨烯“超级电池”以及超级电容器的实验。如果石墨烯电池技术

在未来取得突破,从实验室走向产业化应用,其性能将明显由于当前主流的镍钴锰酸锂三元材料电池,对新能源汽车会是重大利好。究竟结果如何,本小组怀有严重期待。

除了作为可能的电池添加材料,石墨烯还可能用在车窗、车身等各个结构上,提高车辆驾驶的安全性。

2.电子设备——石墨烯电池、导热材料、触控屏、芯片

近几年,电子设备消费市场飞速发展,

市场需求的迅速扩容使企业在产品研发方面投入了大量的资源,石墨烯凭借其优良的性能成为三星、诺基亚等厂商的重点研究对象并取得了很大的进展。石墨烯在电子设备方面的应用主要包括电池、导热材料、触控屏和芯片。

石墨烯优良的导热性能使其成为未来电子设备散热片的主力军。石墨烯触控屏产品市场空间大,需求量呈现爆发式增长。随着智能手机的普及以及智能穿戴市场的爆发,导电屏的需求市场顶板已经打开,增量不可小觑,按照极其保守的30%的年增量测算,2017年的导电屏产量也将接近30万吨。石墨烯制触控屏具备高透、不碎、耗电低等特点,如果制备技术有所突破,依托于智能设备的巨大出货量,石墨烯材料将迎来广阔的舞台。

3.其他应用领域

其他应用领域包括电线电缆的电磁防护、船舶等产品金属表面的防腐涂料、重金属污染物的吸附、海水淡化等等。

三、产业化之路—漫漫修远

(一)我国关于石墨烯研究方面的现状

国内外石墨烯专利申请状况

资料来源:CNABS,华泰证券研究所

我国在石墨烯产业化方面是具备一定优势的,着实令人欣慰。自2010年以来,我国石

墨烯专利申请量激增,技术发展空间巨大,复合应用领域专利申请热度高。在已公开专利数量上,截至2014年中国专利申请已跃居世界第一位,如此数量的基础研究使我国的石墨烯产业具备一定的爆发潜力。

但是,从专利结构上来看,相比于国外,国内的石墨烯应用专利申请集中在对原料质量要求较低且附加值相对较低的催化剂、功能涂料、导电材料应用领域。在产业链中附加值较高的核心技术部分还落后于三星、IBM等跨国公司。因此研究之路仍是漫漫修远。

(二)我国石墨烯产业化的现状

1.先来浏览一下目前我国与石墨烯产业相关的上市公司:

部分石墨烯相关上市公司

公司简称 总市值(亿元)

康得新 390.77

东旭光电 322.38

中国宝安 296.29

方大炭素 224.18

中泰化学 152.23

烯碳新材 144.12

中超电缆 113.05

华丽家族 106.55

南都电源 97.46

资料来源:Wind资讯 华泰证券 行业 材料 信息技术 工业 材料 材料 材料 工业 金融 工业

上市公司以其资金优势积极介入石墨烯产业,主要的参与方式有参与石墨烯技术研发,与科研机构签订合作协议,设立产业技术投资基金,以及从战略角度构建从石墨到石墨烯的整条产业链等。

2. 产品以石墨烯涂料和散热膜为主

受制备技术和成本因素影响,目前市面上的石墨烯产品主要为粉体、 涂料、 散热膜和触控屏。在产业链下游附加值较高的产品研发中尚未取得突破性进展,本小组根据资料总结了国内一些石墨烯企业的主要产品:

3.企业研发能力相对较弱,技术尚处培植期

在石墨烯专利申请中,企业专利占比相对较小。在申请量前100名的申请人名单中,企业申请人仅有21 个。申请专利技术在50项以上的企业为海洋王照明科技股份有限公司、三星公司、京东方科技集团股份有限公司和鸿富锦精密工业。石墨烯制备瓶颈仍待突破,技术尚处培植期,离成熟产品量产还有一定距离。但是,也只有经过漫长的等待和积累,才能迎来行业真正的春天和革命。

4.石墨烯产业链布局尚不完整

目前我国在石墨烯产业的成果和应用主要集中在产业链的上游,在石墨烯产业链下游的竞争中落后于国外竞争对手。而石墨烯下游的应用领域,如触摸柔性屏、晶体管、传感器技术等才是未来真正的高附加值的价值蓝海,但目前在下游应用领域的研究中是以三星、IBM、诺基亚为首的跨国企业。因此,我们要在保证上游研发继续进步的同时尽快切入产业链下游,实现完整布局,这也符合我国经济转型升级的要求。

5.金融资本积极介入石墨烯领域

对于高科技行业来说,资本的推动是其向前发展必不可少的驱动因素。十二五规划中政府将新材料行业列入重点支持的行业范围,相关支持政策也不断推出,再加上中国经济转型升级的切实需求,石墨烯广阔的应用前景和我国在石墨烯研究领域取得的进展与逐利的资本一拍即合,一大批石墨烯创业公司涌现,产业资本、金融资本的介入对于石墨烯行业的起飞会起到巨大助力,但前提资本要有耐心。

四、石墨烯技术--行走在希望的田野

大约190年以前,科学家发现了铝,但不知拿它做什么,直到后来才得以广泛应用,目前石墨烯正处于同样的状况。石墨烯是一种新兴材料,性能优异,在生物传感、导热和导电方面的应用前景广阔。目前制约石墨烯规模化应用的主要瓶颈是其制备技术,现在实现石墨烯的低成本制备的方法尚未找到,科研人员也正努力以多种方式或途径探寻技术上的突破,一旦该瓶颈被突破,新材料行业的革命也会如期而至。

行文至此,加之联想到当前我国经济增长趋缓、推进了多年的工业制造业升级转向的进程也并不令人满意的现状,本小组想用一句当年邓公的话来突出撰写本文的初衷——“科学技术是第一生产力”。

中国经济的转型改革似乎已是一个不可逆的过程,丢掉低端制造业的帽子,提高企业自主创新能力,做价值链、产业链的主导者等等,这些愿景如何实现,最简单的概括无外乎需要人、财、物、制度、政策等方面的密切配合。人才我们应该是不缺的,资本对于全球第二大经济体来说也不是稀缺资源,制度、政策方面政府也在积极的自我革新,暂且让我们有一个好的预期,那么在石墨烯这一类的高科技产业中我们和国外企业的差距在哪,本小组觉得或许我们缺的是耐心吧。在一个到处讲兑现的时代,企业家忙着把企业做上市兑现,资本忙着赶紧提升企业估值兑现,书记们忙着兑现政绩,我们每一个小散也在忙着逃顶兑现,耐心,我们还有吗?

对于石墨烯行业,参与者需要有勇气承担不确定的风险,可能一战功成,可能会做了别人的垫脚石,资本我们有,技术、人才方面也不差,剩下的就是需要资本家、企业家、政府、研究者的耐心了。本小组希望,新材料行业的革命,中国是最大赢家。

篇二:石墨烯研究报告

一、 认识石墨烯

1 新型材料石墨烯的发现

2004年,英国曼彻斯特大学的安德烈·K·海姆(Andre K. Geim) 教授和康斯坦丁.诺沃肖洛夫教授等制备出了石墨烯。海姆和他的同事偶然中发现了一种简单易行的新途径。他们强行将石墨分离成较小的碎片,从碎片中剥离出较薄的石墨薄片,然后用普通的塑料胶带粘住薄片的两侧,撕开胶带,薄片也随之一分为二。不断重复这一过程,就可以得到越来越薄的石墨薄片,而其中部分样品仅由一层碳原子构成——他们制得了石墨烯。

据Geim说,还有一个哥伦比亚教授也在同时研究石墨烯,他们是用“高科技”一点的方法——用AFM显微镜的原子钢针甩一下石墨表面1-3个原子厚的地方,希望能带下一些石墨烯,可惜计划失败,胶带法赢了AFM法。

斯德哥尔摩2010年10月5日,瑞典皇家科学院宣布,将2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·K·海姆和康斯坦丁·沃肖洛夫,以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。 2 石墨烯的结构

石墨烯是一种二维晶体,由碳原子按照六边形进行排布,相互连接,形成一个碳分子,其结构非常稳定;随着所连接的碳原子数量不断增多,这个二维的碳分子平面不断扩大,分子也不断变大。单层石墨烯只有一个碳原子的厚度,即0.335纳米,相当于一根头发的20万分之一的厚度,1毫米厚的石墨中将将近有150 万层左右的石墨烯。

图1、石墨烯的发现人和分子结构

石墨烯结构非常稳定,迄今为止,研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况。石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧,当施加外部机械力时,碳原子面就弯曲变形,从而使碳原子不必重新排列来适应外力,也就保持了结构稳定。

这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时,不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。

于原子间作用力十分强,在常温下,即使周围碳原子发生挤撞,石墨烯中电子受到的干扰也非常小。

3 石墨烯的超级物理特性

石墨烯是目前已知的最薄的一种材料,单层的石墨烯只有一个碳原子的厚度,这种厚度的石墨烯拥有了许多石墨所不具备的特性。 ①导电性极强:石墨烯中的电子没有质量,电子的运动速度超过了在其他金属单体或是半导体中的运动速度,能够达到光速的1/300,正因如此,石墨烯拥有超强的导电性。

②超高强度:石墨是矿物质中最软的,其莫氏硬度只有1-2 级,但被分离成一个碳原子厚度的石墨烯后,性能则发生突变,其硬度将比莫氏硬度10 级的金刚石还高,却又拥有很好的韧性,且可以弯曲。 ③超大比表面积:由于石墨烯的厚度只有一个碳原子厚,即0.335纳米,所以石墨烯拥有超大的比表面积,理想的单层石墨烯的比表面积能够达到2630 m2/g,而普通的活性炭的比表面积为1500 m2/g,超大的比表面积使得石墨烯成为潜力巨大的储能材料。

二、石墨烯的应用领域

1 石墨烯基处理器运行速度将达1000GHz

多晶硅目前已经成为半导体产业的基础原料,被大量应用于集成电路的基质,有着“微电子大厦的基石”之称。随着制作工艺的不断提升,目前硅基芯片的运行速度已经达到了GHz的级别。

随着技术的不断进步,对于计算机运行速度的要求也不断提高,目前的硅基集成电路的发展受到了本身材料的限制,在室温下硅基处

理器的运行速度达到4-5GHz 后就很难在继续提高。石墨烯拥有比硅更高的载流子迁移率(即载流子在电场作用下运动速度快慢的量度),是一种性能非常优异的半导体材料,电子在石墨烯中的运行速度能够达到光速的1/300,要比在其他介质中的运行速度高很多,而且只会产生很少的热量。使用石墨烯作为基质生产出的处理器能够达到1THz(即1000GHz)。石墨烯未来很可能成为硅的替代者,成为半导体产业新的基础材料。

全球半导体晶硅的市场发展稳定,据半导体协会统计,2010 年全球电子多晶硅的需求量将在25(本文来自:WwW.xiaOCaofAnweN.Com 小草范文 网:石墨烯研究报告)00 吨左右,未来两年仍将保持每年8%的稳定增长率。石墨烯集成电路技术成熟将会带来一次新的革命。如果未来全球每年有十分之一的高端计算机有运用石墨烯基集成电路,替换多晶硅所需要的石墨烯就需要250 吨,按照目前市价2000 元/克计算,石墨烯在集成电力领域的潜在市场就达到了5000 亿元以上。

2 石墨烯提升锂离子电池性能

锂离子电池已经成为当前用途最广泛、前景最广阔的电池能源,其结构由正极、负极、隔膜和电解液组成,隔膜一般使用聚乙烯薄膜,电解质主要是高氯酸锂等锂盐溶液构成。

充电时,锂离子从正极拖嵌,通过电解质和隔膜,嵌入到负极;放电时则相反,锂离子从负极脱嵌,通过电解质和隔膜,嵌入到正极中。

图 4:锂离子电池的结构和充放电原理

锂离子电池负极材料经历了从焦炭类碳材料到石墨类碳材料的发展,电池的性能得到了大幅的提升,石墨类碳材料目前已经成为最主流的负极材料。

碳材料根据其结构特点可以分为石墨化炭、无定形炭和石墨炭。

石墨

篇三:2016年石墨烯行业现状及发展趋势分析

2015年中国石墨烯现状调研及发展趋势走

势分析报告

报告编号:1633091

行业市场研究属于企业战略研究范畴,作为当前应用最为广泛的咨询服务,其研究成果以报告形式呈现,通常包含以下内容:

一份专业的行业研究报告,注重指导企业或投资者了解该行业整体发展态势及经济运行状况,旨在为企业或投资者提供方向性的思路和参考。

一份有价值的行业研究报告,可以完成对行业系统、完整的调研分析工作,使决策者在阅读完行业研究报告后,能够清楚地了解该行业市场现状和发展前景趋势,确保了决策方向的正确性和科学性。

中国产业调研网Cir.cn基于多年来对客户需求的深入了解,全面系统地研究了该行业市场现状及发展前景,注重信息的时效性,从而更好地把握市场变化和行业发展趋势。

一、基本信息

报告名称: 2015年中国石墨烯现状调研及发展趋势走势分析报告 报告编号: 1633091←咨询时,请说明此编号。 优惠价: ¥7020 元 可开具增值税专用发票

网上阅读: http:///R_ShiYouHuaGong/91/ShiMoXiDeFaZhanQianJing.html 温馨提示: 如需英文、日文等其他语言版本,请与我们联系。

二、内容介绍

我国石墨矿储量占世界总储量的75%,产量占世界总产量的72%。同时,我国是制造业大国,在动力电池、led散热等方面,石墨烯都大有用武之地。因此,我国对石墨烯的需求也比较强烈。目前,石墨烯的应用仍然处于由研发向产业化迈进的阶段。2014年12月20日,宁波年产300吨的石墨烯规模生产线正式落成投产;2014年12月25日,南江集团与中科院重庆绿色智能技术研究院合作的年产1000万片大面积单层石墨烯薄膜生产线也正式启动。此外,各地的石墨烯产业园区、产业联盟及创新基地也纷纷成立。预计,国内石墨烯产业规模将达万亿元。不过,虽然我国在石墨烯制备方面取得了突破,但石墨烯的应用仍然处于由研发向产业化迈进的阶段,万亿元的市场前景的确美好,但实现仍需要一个过程。

随着现代企业制度的推进实施,石墨烯行业企业的改组、改造、兼并、联合步伐加快,企业集团和股份制企业将逐渐增多,其制造产品种类和类型也逐渐增多,原先未涉足石墨烯行业的企业也开始生产石墨烯、生产石墨烯辅机的企业逐渐向主机生产方向发展、低级别许可证的企业逐渐向高级别发展。

中国产业调研网发布的2015年中国石墨烯现状调研及发展趋势走势分析报告认为,我国石墨烯产品市场主要在国内,影响石墨烯市场的主要因素以往是国民经济的发展速度和投资规模、北方地区采暖需要和住宅建设、第三产业和民营企业的发展、效率低污染重的落后石墨烯淘汰改造以及正常的更新改造等。未来石墨烯产品市场发展除了受上述因素影响外,越来越受到能源政策和节能、环保要求的制约。

《2015年中国石墨烯现状调研及发展趋势走势分析报告》在多年石墨烯行业研究结论的基础上,结合中国石墨烯行业市场的发展现状,通过资深研究团队对石墨烯市场各

类资讯进行整理分析,并依托国家权威数据资源和长期市场监测的数据库,对石墨烯行业进行了全面、细致的调查研究。

中国产业调研网发布的2015年中国石墨烯现状调研及发展趋势走势分析报告可以帮助投资者准确把握石墨烯行业的市场现状,为投资者进行投资作出石墨烯行业前景预判,挖掘石墨烯行业投资价值,同时提出石墨烯行业投资策略、营销策略等方面的建议。 正文目录

第一章 石墨烯相关概述 1.1 石墨烯的基本介绍1.1.1 石墨烯的发现1.1.2 石墨烯的结构1.1.3 石墨烯的表征方法1.1.4 石墨烯的基本性能 1.2 石墨烯的主要特性1.2.1 电学特性1.2.2 力学特性1.2.3 热学特性1.2.4 化学特性1.2.5 光学特性 1.3 石墨烯的应用领域1.3.1 透明电极1.3.2 传感器1.3.3 超级计算机1.3.4 超级电容器1.3.5 能源存储1.3.6 复合材料

1.3.7 生物医药

1.4 石墨烯的功能化及应用分析1.4.1 共价键功能化1.4.2 非共价键功能化1.4.3 功能化石墨烯的应用 第二章 石墨烯的制备工艺分析 2.1 石墨烯的主要制备方法2.1.1 微机械分离法2.1.2 氧化石墨-还原法2.1.3 取向附生法2.1.4 化学气相沉积法2.1.5 加热sic法2.1.6 外延生长法2.1.7 溶剂剥离法

2.2 石墨烯的制备工艺的分类评析2.2.1 物理方法优劣势分析2.2.2 化学方法优劣势分析 2.3 石墨烯的cvd法制备工艺详解2.3.1 cvd法制备研究概况2.3.2 cvd法制备要素2.3.3 cvd法制备研究进展2.3.4 石墨烯的转移技术

2.4 石墨烯薄膜的氧化还原法制备详解2.4.1 制备要素及方法

本文已影响