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石墨烯的颠与覆:应用关键局

2017-02-21    来源: 新材料在线    字号:【

 在过去的几年里,石墨烯产业热衷于使用一些先知惯用的词句来阐述整个产业未来的发展趋势,它们认为石墨烯正在创造一个前所未有的产业新革命和新生态。

 
石墨烯作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,被称为“黑金”,是“新材料之王”。但现实是,当前国内对石墨烯材料的应用,还仅仅停留在对已有材料的改进方面,颠覆性的创新应用尚待开发。
 
正如江南石墨烯研究院副院长董国材所言,石墨烯的应用开发将是未来发展的主要方向,而这也需要资金、人才、技术等各方面的配合,不可能一朝一夕完成。
 
石墨烯所具有的独特机械和电子性能,不仅可用于显示屏、电路,覆盖新能源产业的各个领域,同时在防腐涂料、功能纺织品、橡胶制品、显示器件等领域也有广阔的应用空间。然而,众多企业频繁地石墨烯产品发布会、一些天马行空的应用口号也让石墨烯极具争议。
 
石墨烯的颠与覆聚焦在了关键的应用“棋局”。
 
石墨烯乐园
 
2016年12月,华为中央研究院瓦特实验室在第57届日本电池大会上宣布在锂离子电池领域实现重大研究突破,推出业界首个高温长寿命石墨烯助力的锂离子电池。实验结果显示,以石墨烯为基础的新型耐高温技术可以将锂离子电池上限使用温度提高10℃,使用寿命是普通锂离子电池的2倍。
 
华为瓦特实验室首席科学家李阳兴博士指出,石墨烯助力的高温锂离子电池技术突破主要来自三个方面:在电解液中加入特殊添加剂,除去痕量水,避免电解液的高温分解;电池正极选用改性的大单晶三元材料,提高材料的热稳定性;同时,采用新型材料石墨烯,可实现锂离子电池与环境间的高效散热。
 
在这其中石墨烯起到的作用是“高效散热,而非电池的正极或负极材料”。此“石墨烯基电池”非“石墨烯电池”,但丝毫不影响人们对华为在石墨烯领域取得突破的期待。
 
就在去年,华为能源宣布与英国曼彻斯特大学深度合作,共同研究石墨烯。此石墨烯锂电池就是华为能源近两年的研发成果。在去年的第 56 届日本电池大会上,华为就已经展出了其锂电池快充技术,仅用 5 分钟,就将一块 3000 毫安的电池充到了 48% 的电量,其效果比高通的 Quick Charge 技术和 OPPO的 VOOC 闪充技术无疑更加振奋人心。
 
石墨烯是目前世界上最薄最坚硬的材料,并具备超强的导电性,结构也相当稳定。是2004年由英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫发现的一种碳的同素异形体它有着“黑金”、“新材料之王”等美誉,被科学家预言将“彻底改变21世纪”。
 
2014年,华为总裁任正非在接受媒体采访时声称,未来10至20年内会爆发一场技术革命,“我认为这个时代将来最大的颠覆,是石墨烯时代颠覆硅时代”。
 
中国石墨烯产业联盟的数据统计显示,目前全球石墨烯年产能达到百吨级,未来五年到十年将达到千吨级。预计到2020年,全球石墨烯市场规模将超1000亿元。
 
目前,全球已有80多个国家投入石墨烯材料的研发,美、英、韩、日、欧等将石墨烯研究提升至战略高度,期待它带来巨大市场价值。在国内,也有众多企业纷纷涉足石墨烯的研发及应用。
 
据新材料在线根据上市公司公告等公开数据统计,目前已经有超过30家上市公司投资了石墨烯。
 
“烧钱”大战
 
日前,工信部、发改委、科技部、财政部近期联合印发《新材料产业发展指南》,明确提出大力发展石墨烯产业。多数市场机构预测,一旦石墨烯的制备技术和应用技术实现突破,其潜在市场巨大,将给多个行业带来颠覆性的改变,相关市场规模有望快速增长。
 
指南明确提出,突破石墨烯材料规模化制备和微纳结构测量表征等共性关键技术,开发大型石墨烯薄膜制备设备及石墨烯材料专用计量、检测仪器,实现对石墨烯层数、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,重点发展利用石墨烯改性的储能器件、功能涂料、改性橡胶、热工产品以及特种功能产品,基于石墨烯材料的传感器、触控器件、电子元器件等,构建若干石墨烯产业链,形成一批产业集聚区。
 
相关政策的鼓励业让石墨烯产业的相关企业“春风得意马蹄疾”。据新材料在线查阅相关上市公司公告,华丽家族、德尔未来、中国宝安、中泰化学等上市公司,近年来纷纷通过收购或投资等形式进军石墨烯产业。
 
2016年3月8日晚间东旭光电公告称,公司以800万元价格收购上海碳源汇谷股东郭守武、马圣杰、吴海霞三方所持目标公司124.77万元出资额,同时向碳源汇谷公司增资6545.45万元,并购项目总对价7345.45万元。操作完成后,东旭光电将持有碳源汇谷50.5%的股权,公司将拥有除“旭碳新材”之外的另一家石墨烯产业化平台公司。
 
谈及此次收购,东旭光电董秘龚昕表示,公司通过自有资金完成对上海碳源汇谷的收购,可进一步提升公司石墨烯技术水平,加速实现低成本高品质石墨烯制备,大大提高公司石墨烯业务的发展速度,提升公司盈利能力。
 
同年5月15日,道氏技术发布公告称,为拓展公司业务范围,促进持续竞争力的提升,公司拟以自筹资金人民币6000 万元向青岛昊鑫新能源科技有限公司增资,增资完成后,公司将拥有昊鑫新能源的20%股权。
 
据了解,昊鑫新能源的主要产品为针对动力锂离子电池用的石墨烯导电剂、碳纳米管导电剂和石墨负极产品。
 
2016年10月10日,华西能源发布公告,拟以现金13.5亿元收购恒力盛泰(厦门)石墨烯科技有限公司15%的股权。恒力盛泰为从事石墨烯产品研发、生产及销售的高科技企业,系全球量产单层石墨烯的领先企业,拥有100吨单层石墨烯生产线,且具备相应的生产能力。
此外,尚有德尔未来、烯碳新材、正泰电器、杭电股份等上市公司在2016年均在石墨烯领域有并购或投资。
 
同时,据新材料在线统计,目前挂牌新三板的企业中,主营业务与石墨烯相关的企业达到20家,其中一半企业获得融资。
 
石墨烯领域的投资大战一触即发。
 
应用新时代
 
市场咨询机构Marketsand Markets发布的2020年全球石墨烯市场趋势和预测最新报告显示,到2020年,全球石墨烯市场预计将达2.78亿美元,2015-2020年期间,增长率达42.8%,亚太地区石墨烯市场预计将成为增长速度最快的地区。
 
中国科学院预计,到2024年前后,石墨烯器件可望替代CMOS(互补金属氧化物半导体)器件,其应用领域可扩展到包括纳电子器件、光电化学电池、超轻型飞机材料、触屏材料等方面,将为石墨烯的应用提供更广阔的市场。
 
石墨烯的应用新时代正在加快到来。
 
 “在目前的石墨烯研发基础上,未来石墨烯产业将在三个领域有重大作为。第一种是类似碳纤维的石墨烯材料,将广泛应用于航空航天等高端装备制造业;第二种是类似于塑料的石墨烯材料,将广泛应用于人们的日常生活中,甚至可能在未来成为像塑料一样普遍的材料;第三种是类似硅材料的石墨烯材料,将广泛应用于集成电路领域,有望大大加速集成电路产业的发展,进而推进整个信息产业的再次产业革命。”中国科学院院士、北京大学化学学院教授刘忠范认为,石墨烯的技术研发一定是以未来的市场为导向,而不是仅仅满足于当下的市场。 
 
“当前石墨烯产业化的瓶颈主要有两点,分别是低成本高品质石墨烯原料的规模化生产和石墨烯的商业化应用。”中科院山西煤炭化学研究所陈成猛教授认为,目前石墨烯步入应用集中期,要开始做减法,开始注重产业链上下游的互动。必须面向用户进行二次开发,去解决分散和成型等共性技术难题,让石墨烯更接地气。最终交给用户的,不仅是高品质的材料,还有配套的应用解决方案。
 
在2014-2016年间,国内企业相继推出了石墨烯内衣裤、U形枕、轮胎、涂料、加热片、移动电源、保健用品等产品,多将石墨烯粉体添加至各类产品中改善性能,应用领域极广。
 
作为一种材料的添加剂,成为目前石墨烯应用的一个突破点。
 
“将石墨烯作为添加剂应用在企业已有产品中,用以改良和提升产品性能,相较于为新产品开拓新市场,这一办法显然更具优势。”董国材表示,石墨烯作为添加剂如今已有不少成功案例出现,如在LED灯中添加石墨烯散热图层的石墨烯LED灯泡、石墨烯暖墙、石墨烯地板和石墨烯防腐涂料等等。 
 
常州第六元素材料科技股份有限公司(下称“第六元素”)董事长,江南石墨烯研究院副院长,江苏省石墨烯产业技术创新战略联盟理事长瞿研博士在接受新材料在线专访时也表示,目前国内高端基础原材料基本从国外进口,我们原先的材料没法跟别人竞争,而通过添加石墨烯之后就可以极大提升原有材料性能,实现弯道超车,加快追赶脚步。
 
2016(第二届)中国好材料·石墨烯行业评选盘点了2016年度石墨烯行业大事件,客观全面地展示石墨烯企业形象、研发成果及行业人气,以公正的立场、权威的数据、科学的评价以及行业用户投票产生榜单。
 

2016中国好材料•石墨烯行业领军企业10强

(榜单排名不分先后,按拼音首字母排序)

1

常州第六元素材料科技股份有限公司

2

常州富烯科技股份有限公司

3

重庆墨希科技有限公司

4

德阳烯碳科技有限公司

5

济南圣泉集团股份有限公司

6

宁波墨西科技有限公司

7

青岛华高墨烯科技股份有限公司

8

厦门烯成石墨烯科技有限公司

9

深圳市国创珈伟石墨烯科技有限公司

10

苏州格瑞丰纳米科技有限公司

2016中国好材料•石墨烯行业最具创新企业10强

(榜单排名不分先后,按拼音首字母排序)

1

北京碳世纪科技有限公司

2

常州二维碳素科技股份有限公司

3

杭州白熊科技有限公司

4

鸿纳(东莞)新材料科技有限公司

5

南京先丰纳米材料科技有限公司

6

厦门凯纳石墨烯技术股份有限公司

7

上海新池能源科技有限公司

8

深圳烯旺新材料科技股份有限公司

9

无锡格菲电子薄膜科技有限公司

10

株洲市微朗科技有限公司

 

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