1. 主页 > 区块链

石墨烯的研究现状及发展前景


欧易(OKX)交易所 - 全球顶尖数字货币交易平台

注册立即 领取价值高达 6,0000 元的数字货币盲盒,邀请码:vip1234,享受 20%手续费减免。

欧易注册 APP下载

石墨烯是由碳原子sp2杂化形成的蜂窝状平面薄膜,厚度小于1纳米。从石墨中分离出来。石墨烯具有非常好的抗拉强度和透光性、导电性和导热性,被誉为新世纪的“材料”。

图1石墨烯

近年来石墨烯 区块链 性能,石墨烯的概念备受追捧,政府、科研院所、企业和金融机构都非常重视。根据 BCC 研究报告,2018 年石墨烯市场规模将达到 1.95 亿美元,到 2023 年将超过 13 亿美元。

中国的石墨烯产业也在快速发展。 2015年全国石墨烯市场规模约610万美元,同比增长超过336%。据初步统计,2016年超过2000万美元。然而,在快速发展的同时,中国石墨烯产业也充满争议。有业内人士质疑它会“成为下一个光伏产业”,这将成为行业后续发展的障碍。

1、中国石墨烯产业发展现状

由于技术进步和低成本降低,我国石墨烯产业尚未实现规模化产业化,政府的产业扶持政策体系也在完善中。但根据目前的市场需求预测,我国石墨烯产业化将在较短的时间内实现突破。

中国石墨烯产业技术创新战略联盟发布的2016年数据显示,到2020年,石墨烯市场规模将突破1000亿元,新能源行业锂电池和超级电容器市场规模将超过534亿元,其中中国占50%-80%。

(1)产业链发展现状

按产品属性划分,石墨烯产业可分为上游、中游、下游三部分。

上游:石墨烯原料工业,包括石墨开采和碳氢化合物加工;

中游:石墨烯的生产加工行业,包括石墨烯薄膜、石墨烯粉末等产品的加工;

下游:石墨烯的应用主要包括半导体、柔性电子、生物医药、环保等领域。

①石墨工业

上游石墨等行业相对成熟。一是资源储量大。根据中国地质调查局的报告,中国是世界第二大石墨资源国。基础石墨储量约占世界总储量的33%。已查明资源储量2.6亿吨,预测资源潜力18.7亿吨。主要分布于黑龙江、内蒙古、山东等省。

图2基本石墨储量分布

中国是一个大型石墨生产国。 2015年全国石墨产量达到86万吨,占世界总产量的67.7%。目前,我国有石墨矿山194座,其中大型矿山40座,中型矿山19座,小型矿山135座,主要分布在内蒙古、黑龙江、河北、山东、湖南、四川等地。

图3 2011-2015年中国石墨生产、消费及出口趋势

中国也是石墨出口大国和消费大国。 2015年出口25.1万吨,占世界贸易量的79.0%;消费量约61.4万吨,占世界总消费量。 53.4%。

②石墨烯生产加工行业

目前,我国从事石墨烯研发、生产和应用的相关企业有400多家,约占石墨烯企业总数的3/4。

从企业地域分布来看:北部主要产地山东青岛,东部为江苏常州、无锡,南部为广东深圳、东莞,中西部和东北省份的零星石墨。从事烯烃业务的企业,尚未形成产业集群。典型企业有江南石墨烯研究院、常州二维碳技术有限公司、上海南江集团、中科重庆绿色智能技术研究院等。

从企业类型看:目前以石墨烯为主营业务的企业近70家,其中石墨烯粉末相关企业50余家,石墨烯薄膜相关企业近10家。

从企业生产技术来看:在石墨烯生产技术方面,很多企业采用微机械剥离、化学气相沉积(CVD)、外延生长等传统技术,采用乙醇钠裂解法。以及切割碳纳米管等不太复杂的技术。

从企业规模看:目前从事石墨烯生产的企业80%以上为中小企业,年销售额大多在百万元水平。不过,一些上市公司已经开始涉足石墨烯行业。据初步统计,截至2016年9月14日,共有18家上市公司参与布局石墨烯产业链,其中主板东旭光电、力合等6家,康得新等5家上市。中小企业板。以及其他7家创业板和新三板中小企业。

从企业盈利能力看:目前石墨烯生产企业整体盈利能力很弱。一些自称年产能为100吨的生产企业,产值和盈利能力远低于预期,大部分企业处于亏损状态。 2016年中企业业绩报告显示,常州六元材料科技有限公司上半年净利润为-1367.27万元,常州二维碳材料净利润为-521.4万元,青岛华高石墨烯净利润-283.8万元。

③下游应用行业

石墨烯特殊的平面二维结构有利于电子的传输,因此具有很多应用。

图4石墨烯应用领域

作为导电助剂,可以进一步降低电池的内阻,提高电池的倍率性能和循环寿命;

作为导热材料,对导热纤维和导热塑料进行改性可以提高材料的散热能力;

作为一种新型导电油墨和塑料主要填料,可以调节导电油墨的电阻率和附着力性能;

作为防腐漆膜骨架,可提高漆膜的防腐性能。

此外,石墨烯优异的抗静电、抗辐射功能以及溶胀、吸湿、抗菌等性能,为生物医用纺织材料、抗菌医用材料、柔性传感器等提供新材料成为可能。

目前,我国石墨烯在复合材料、锂电池、超级电容器等方面的应用已经起步,在柔性显示器、传感器、超级电容器、散热材料、半导体器件、生物医药等方面的应用还处于探索阶段。

近两年,国内一些科研机构在石墨烯材料的应用上取得了一些突破。

江南石墨烯研究院等已实现石墨烯薄膜材料与现有ITO模组工艺线的对接,成功制作电容式触摸屏手机样机;

中国科学技术大学利用石墨烯的功能快速筛选离子制备用于海水淡化的氧化石墨烯薄膜;

中科院上海硅酸盐研究所研制的氮掺杂有序介孔石墨烯,可作为高性能超级电容器的电极材料。汽车只需充电7s,续航可达35km。

但整体来看,我国石墨烯产业链仍十分脆弱,完整成熟的上下游产业链有待巩固。目前可以说,行业内大部分企业将资金和精力投入到石墨烯材料的生产上,而下游应用则集中在低附加值的产品上。由于缺乏相关人才和技术,一些高附加值产品进展甚微。

(2)石墨烯技术和

目前国际上石墨烯技术的研究热点是导电性、导热性、制备方法的优化、纳米材料的制备;

我国石墨烯技术研究热点集中在石墨烯制备、石墨烯纳米材料及复合材料、石墨烯在锂离子和太阳能电池电极材料及光电器件方面。

中国科研管理机构更加重视对石墨烯相关技术研究的资助。 2009年以来,中科院、科技部、国家自然科学基金委等先后启动了多项石墨烯研究项目,包括863计划课题“石墨烯的可控制备及其在光电领域”和973计划课题“石墨烯的可控制备、物理性质与器件研究”,以及一系列自然科学基金项目。

据统计,国家自然科学基金委先后拨款3亿元以上资助石墨烯相关基础研究项目,其中2014年资助石墨烯相关研究项目385项,石墨烯相关研究396项项目在 2015 年获得资助。项目。

在技术进步的同时,我国石墨烯领域的应用也非常火热。据《2017年石墨烯技术分析报告》显示,我国石墨烯应用18931件,发明17306件,实用新型1616件,亮相9件。其中PCT发明737件,检索时间为2017年3月1日。

图5 中国接受已发表石墨烯数量的年度趋势

图6 中国石墨烯发明申请来源国/地区构成

图7石墨烯在中国的法律地位

图8各单位申请人数与中国石墨烯国内申请人数对比

图9各单位石墨烯申请人数与国外申请人数对比

目前,涉及石墨烯原料、制备技术、生产技术和检测技术的发明有2152项。

原材料包括粉末浆料、石墨烯薄膜、石墨烯纤维、宏观组装体、量子点、多孔石墨烯等;

制备技术分为机械剥离、插层剥离、化学氧化还原、电化学制备技术等;

生产过程分为分离-纯化-分散、功能改性、检测、设备等。

图10石墨烯原料分类、制备工艺、生产工艺及检测技术

从石墨烯应用领域来看,石墨烯应用研究的申请有12316件,主要集中在以下六个领域。

储能:锂离子电池、超级电容器、太阳能、燃料电池、铅酸电池等;

复合材料:导电材料、导热材料、增韧材料、防腐、合金等;

电子信息:透明导电薄膜、光电材料、柔性显示器等;

水气处理:催化降解、吸附、空气净化等;

医疗-健康:抗静电-抗菌-发热等功能材料及产品、药物载体、DNA基因检测、人工骨骼等。

图11 石墨烯应用技术类型构成

(3)产业政策

本世纪初,中国政府提出发展新能源、新材料等七大战略性新兴产业。作为新材料的新贵,虽然行业刚刚起步,但石墨烯也受到了政府部门的重视,并出台了一些政策扶持。

2012年,工信部印发《新材料产业“十二五”发展规划》,明确提到“积极发展纳米粉体、碳纳米管、富勒烯、石墨烯等材料”;

2014年,国家发改委等发布《重点材料升级改造工程实施方案》,提出“到2016年,推动新一代信息技术、节能环保、海洋” ;

2015年,工信部等部门联合印发《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》,提出“聚焦石墨烯材料优质稳定生产,聚焦石墨烯材料标准化、系列化、低成本化生产,降低成本,着力打造石墨烯材料示范应用产业链,着力引导和提高石墨烯材料生产集中度,加快规模化进程应用,推动石墨烯产业做大做强”;

2015年,国务院印发《中国制造2025》,提出“高度重视颠覆性新材料对传统材料的影响,做好超导材料、纳米材料、石墨烯、生物基材料等战略性前沿材料提前研发,加快基础材料升级换代。”

2017年,四部委发布的《新材料产业发展指导意见》明确指出,突破石墨烯材料规模化制备、微量测量表征等共性关键技术-纳米结构,开发大型石墨烯薄膜制备设备和特种石墨烯材料计量测试仪器,实现对石墨烯层数和尺寸等关键参数的有效控制。围绕防腐涂料、复合材料、触摸屏等应用领域,重点发展石墨烯改性储能器件、功能涂料、改性橡胶、热工产品及特殊功能产品、传感器、触控设备、电子元器件等,构建了多个石墨烯产业链,形成了多个产业集群。

(4)标准系统

俗话说,没有规则,标准体系的完善对于一个行业的发展非常重要。我国自2014年9月起正式启动石墨烯相关国家标准的制定工作。2016年8月12日,国家标准《石墨烯材料术语、定义和规范》预审会在常州召开,预计将于即将发布。

此外,由江南石墨烯研究院起草的石墨烯检测方法标准《扫描探针显微镜法测定石墨烯层数》(草案)也已获得国家标准委员会批准。

2016年12月,广西质量技术监督局正式发布了《石墨烯三维结构粉末材料的检测与表征》、《石墨烯三维结构粉末材料的术语及定义》等5项石墨烯地方标准。 、《用于生产石墨烯3D结构粉末材料的聚合物》、《石墨烯3D结构粉末材料生产技术》和《用于生产石墨烯3D结构粉末材料的高温反应器设计规范》等。

2、石墨烯行业石墨烯的研究现状及发展前景的问题和风险

石墨烯产业在中国已经起步,但还存在诸多问题,给产业后续发展带来风险。

(1)原料开采来源无序

石墨是制备石墨烯的重要原料。中国石墨储量很大,但石墨开采企业也有190多家,每年开采晶质石墨和隐晶质石墨超过100万吨。由于种种原因,一些企业乱采,富人弃贫,造成石墨资源的大量浪费。

根据中国石墨工业协会测算,按照目前的开采方式和开采速度,中国已探明的石墨资源将在20年内枯竭。届时,我国将从国外高价进口石墨,石墨国将成为石墨贫国。国家。这给中国石墨烯产业后续的可持续发展带来了严重的隐患。

(2)技术研发不好

虽然中国控制着全球近半数的石墨烯石墨烯 区块链 性能,但与发达国家相比,技术研发仍存在不少问题。

首先,基础研究多,原始创新少。目前,国内对石墨烯的研究大多集中在电学和化学等基础领域,原创成果稀缺,大部分都在追赶国外的创新成果。

第二个是技术焦点的经济适用性差。目前,国内研究多集中在基础研究领域,如自下而上的方法制备、石墨烯在锂离子电池电极中的应用、石墨烯复合材料等;而欧美发达经济体的研究主要集中在光电器件、传感器、医药、环保材料等高端应用领域。相比之下,我国石墨烯技术研发成果的未来经济前景较差。

三是企业作为技术研发主体的责任没有体现出来。一个行业,只有企业拥有强大的研发实力,才有继续前进的动力。遗憾的是,目前国内石墨烯研究机构中高校和科研院所占绝大多数,更多侧重于理论基础研究,成果碎片化、同质化。真正具备研发实力的企业屈指可数,比如深圳鸿海,但数量远不及IBM、英特尔、陶氏化学、通用汽车、杜邦、东芝等跨国公司。

在未来的世界产业科技竞争中,中国企业明显处于劣势。

(3)产业发展无序

中国有100多家石墨烯企业,但与三星、IBM、诺基亚、英特尔、陶氏化学等海外大公司推动石墨烯材料产业化应用不同,中国企业主要使用石墨烯材料作为添加剂用途,是修复传统产业。

目前,国内真正能够大规模量产单层石墨烯的企业还不到10家。一些企业和机构出于通过资本投机获利的投机心理,夸大行业产能和产值,导致市场盲目跟风。 .

还有一些企业将单层和多层产品混为一谈,也将厚度远超过10个原子层的石墨烯微片或石墨烯纳米片产品称为石墨烯,造成业界认识混乱。

一些地方政府也贡献了燃料,不管有没有条件,都急于启动石墨烯产业园的建设。初步统计,全国已建成或在建石墨烯产业园近20个,但功能大同小异。未来肯定会出现严重的同质化竞争。低价将导致企业盈利能力下降。有利于行业的发展。

(4)资金支持量少

石墨烯产业是典型的“技术+资本密集型产业”,技术研发和市场拓展需要大量资金投入。但中国石墨烯产业目前面临资金不足的严重问题。

一是技术研发投入相对薄弱。目前,已有来自80多个国家的近300家企业投入石墨烯材料的研发。英国、韩国和欧洲已将石墨烯研究提升到战略层面。

据了解,英国从2011年到2016年至少投入了2.37亿美元用于石墨烯研究,韩国计划在2012年之后的7年内向石墨烯领域提供总计2.5亿美元的资金。欧盟委员会甚至将石墨烯列为“未来新兴技术旗舰项目”之一,从2013年起的10年内为石墨烯应用研究提供了10.5亿美元的资金。相比之下,中国政府对石墨烯相关研究的投入仅近 5000 万美元,少得多。

二是企业融资难。目前,我国石墨烯企业以中小企业和初创企业为主。骨干大部分是来自科研机构的研究人员。市场开发和维护能力不强,导致企业盈利能力低,风险系数高。但金融机构大多持观望态度,企业普遍融资困难。如果后续仍缺乏外部资本的介入,中国这些中小石墨烯企业最终将因金融危机退出市场。

相比之下,欧美发达国家的情况要好很多,因为他们的公司大多是三星、LG、IBM等大型跨国公司。系统研究,政府也大力支持,石墨烯的市场好感度很高,融资渠道也比较通畅。

3、对策与建议

(1)做好产业发展规划

石墨烯产业是战略性新兴产业。推动产业健康发展,离不开良好的产业规划。但是,中国在石墨烯领域没有国家层面的宏观规划。建议做好石墨烯产业中长期发展规划,明确产业发展阶段目标、重点任务和保障措施,使产业发展总体有序。

目前需要规划三个方面:

一是抓好上游原材料开发调配,坚持“集约高效”的原则,统筹开发石墨资源,改变当前乱采现象,提供充足为石墨烯产业后续可持续发展提供资源保障。

二是做好石墨烯加工应用领域的市场引导,减少市场的夸大和盲目跟风,确保行业稳定有序。

三是站在国家科技战略高度,合理安排石墨烯技术研发进程,改变“分散、单手”的技术研发模式,集中有限的科学科研经费和人力,投资石墨进入高端石墨烯技术应用领域,奠定了我国在石墨烯产业竞争格局中的有利地位。

(2)优化产业政策设计

石墨烯产业在中国仍处于起步阶段,迫切需要产业政策的支持。建议各级主管部门深入调研本地区石墨烯产业发展现状,明确产业发展主要方向和主要瓶颈,出台政策鼓励企业走差异化发展道路.

在用地、用电、科研投入等方面给予支持,减轻广大中小企业的资金压力,让它们轻装上阵。同时,也要注重完善财政补贴机制,吸取我国光伏产业发展的经验教训,着力培育“能走”的企业集群,逐步降低企业依靠财政补贴,最终形成自身竞争力,融入市场发展趋势,成为产业发展的中坚力量。

(3)突破行业制约瓶颈

中国石墨烯产业正处于从实验室走向工业化的过程中。行业发展方向和盈利模式尚不明确,制约因素较多。政府应及时介入引导,帮助行业突破瓶颈。

一是突破市场规模小瓶颈。要培育龙头龙头企业,深入贯彻“放、管、服”理念,找准重点,精准扶持,做大做强,发挥行业龙头作用,促进市场规模的整体扩张。

二是突破高端人才短缺的制约。要着力吸引人才、聚集人才、培养人才。一方面,在国家“千人计划”实施过程中,应加大引进世界一流石墨烯技术研发人才;另一方面,要培养好本土人才。通过大力实施“创新人才提升计划”等,培养青年领军人才,逐步建立起具有较强研发能力和创新能力的石墨烯技术研发梯队。

三是突破资金不足的障碍。要搭建良好的融资发展平台,用政策措施激发市场积极性,开发符合石墨烯产业特点的金融产品和服务,让天使投资、科技保险、科技小额等金融新业态发展起来。贷款成为保障石墨烯产业发展的有力资金。频道。

(4)改善产业秩序环境

任何行业的发展都离不开良好的市场环境和完善的标准和技术服务体系。政府要发挥主导作用,为石墨烯产业营造良好的发展环境。

一是建立健全行业规范,设置准入门槛,加强行业自律,消除市场“干扰因素”,净化市场发展环境,增强行业信心。

二是依托行业相关协会、学会等中介组织,加快完善行业标准体系,让行业发展有规律可循。同时,要积极参与石墨烯国际标准制定的分工,让我国石墨烯研发积累的优势转化为标准优势,力争掌握石墨烯产业主导权。发展。

4、结论

China’s has started, but the chain is still very fragile. There are many and risks such as ” mining of raw , weak and of high-end , order and in “, which affect the follow-up health of the .开发。 should “do a good job in , improve , focus on through the of small market size, of high-end talents and funds, and strive to build a good market order ” to promote the of China’s .

挖矿网Ethos中文站简单易用的挖矿系统,为挖矿产业提供教程软件以及矿机测评交易信息等,挖矿网各种数字货币挖矿收益对比计算,挖矿网介绍挖矿的工具,以及矿场的最新消息等。http://www.ethospool.com/

本文来自网络,不代表币圈之家立场,如有侵权请联系我们删除,转载请注明出处:https://www.110btc.com/qukuai/8906.html

联系我们

在线咨询:点击这里给我发消息

微信号:AB100082

工作日:9:30-18:30,节假日休息