石墨烯材料产业还面临着一系列技术挑战​ 石墨烯产业现状分析

• 黄婷 2024年1月12日 来源：互联网 445 22
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石墨烯，是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。应用于物理、材料、电子信息、计算机等众多领域，具有较好的额导热性、光学特性和稳定性。

石墨烯，是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。应用于物理、材料、电子信息、计算机等众多领域，具有较好的额导热性、光学特性和稳定性。

石墨烯虽然从合成和证实存在到今天只有短短十几年的时间，但目前已经得到了较为广泛的应用。石墨烯层数可分为单层石墨烯、少层石墨烯和多层石墨烯;按照功能化形式可以分为氧化石墨烯、氢化石墨烯、氟化石墨烯等;按照产品形态又可分为石墨烯粉体和石墨烯薄膜。

石墨烯行业

石墨烯属于技术、人才和资金高度密集型的前沿新材料产业，只有跟下游应用深度融合，完全打开应用市场才能快速发展。石墨烯不仅与纺织鞋服、功能涂料、改性橡胶等传统产业发展关系密切，同时与电子信息、航空航天、新能源、生物医药等战略性新兴产业的发展也紧密相关，形成“共生共融、协同发展”的产业生态。“十四五”期间，我国石墨烯产业将进一步发挥改造提升传统产业、培育新兴产业的功能，与相关产业深度融合发展，加速推动我国石墨烯产业化进程，催生一批高速增长的石墨烯企业。

中国石墨烯行业上游是石墨烯原材料供应行业;中游是石墨烯生产行业;行业下游为石墨烯主要应用行业，主要包括储能材料行业、防腐涂料行业、压力传感器行业、柔性触控屏行业和发热膜行业等。

石墨烯的研究与应用开发持续升温，石墨和石墨烯有关的材料广泛应用在电池电极材料、半导体器件、透明显示屏、传感器、电容器、晶体管等方面。鉴于石墨烯材料优异的性能及其潜在的应用价值，在化学、材料、物理、生物、环境、能源等众多学科领域已取得了一系列重要进展。

中国石墨烯行业呈现外资企业技术领头，国内企业制造领跑的行业竞争趋势。石墨烯行业竞争格局中第一梯队由贝特瑞、方大炭素、碳元科技等营收规模较大，已经拥有完整的石墨烯生产线并且实现规模化经营的龙头上市企业组成，该类公司在国内国外均有较为成熟的销售网络，市占率较高。

据中研产业研究院《2024-2029年石墨烯产业现状及未来发展趋势分析报告》分析：

我国是世界第二大石墨资源国，已探明的石墨资源储量为2.6亿吨，石墨基础储量约占全世界总储量的33%，具有良好的产业发展基础。

2015年，工业和信息化部、国家发展改革委、科技部等三部委联合发布的《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》，成为我国石墨烯领域首个国家层面的纲领性文件。近年来，一系列石墨烯材料产业的相关扶持政策陆续出炉。今年8月，工业和信息化部、国务院国资委印发《前沿材料产业化重点发展指导目录(第一批)》，石墨烯名列其中。

无论是石墨烯材料的基础研究还是产业化，中国都已走在世界前列。经过近10年的发展，国内石墨烯材料市场中，部分下游应用领域取得突破，如石墨烯导电剂已在新能源汽车市场得到广泛应用。

随着石墨烯制备和石墨烯应用技术水平的提升，石墨烯材料能够应用在更多的下游产品和领域中。最新石墨烯下游产品，包括石墨烯理疗保暖产品，石墨烯内暖纤维制成的服装，第二代石墨烯手机，石墨烯防弹衣、石墨烯防静电轮胎、石墨烯动力电池等等，显示出我国在石墨烯应用领域取得了很好的成绩。石墨烯的研究和产业化发展持续升温，未来将会应用于锂离子电池、锂硫电池、薄膜分离、超级电容器等制造中。

我国石墨烯产业现状分析

在日前举办的第二十五届中国国际高新技术成果交易会上，全球首个产业化应用的二维石墨烯材料亮相。石墨烯被认为是“会改变世界的材料”。它是目前世界上已知最薄、最坚硬、导电性和导热性最好的材料。

对于石墨烯材料来说，2010年是一个重要的年份。这一年，诺贝尔物理学奖授予了物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，表彰他们“有关二维材料石墨烯的开创性实验”，石墨烯材料也因此进入公众视野。这种既透明轻薄同时又具有超强韧度的二维材料，已经成为当下材料科学领域的“明星”。

目前，石墨烯的制备主要包括“自上而下”法和“自下而上”法两种工艺。所谓的“自上而下”法，指的是以石墨为起点，从石墨中层层剥离，得到二维的微观石墨烯，是一个“由多到一”的过程;而“自下而上”法是指从含碳化合物开始，利用高能量破坏掉化合物的化学键，使其中一个个的碳原子从中脱离出来后规则地聚集，生长成为石墨烯，是一个“由零到一”的过程。前者主要包括液相剥离法、氧化还原法、机械剥离法，后者则主要包括化学气相沉积法、碳化硅晶体外延生长法。

再过10年左右，石墨烯薄膜材料或将成为主流应用材料，用其制备的水氧阻隔膜、分离膜、缓冲层、透明电极、触控屏、射频器件等，将逐渐从实验室走向产业化。因此从材料的形态上讲，从粉体材料到纤维材料，再到薄膜和晶圆材料，或许可以被视为石墨烯材料可预见的发展历程。

石墨烯材料产业还面临着一系列技术挑战

同时，石墨烯材料产业还面临着一系列技术挑战。目前石墨烯大规模生产成本仍然较高，需要寻找更加经济高效的方法;石墨烯的制备需要更好地控制其结构和性能，以满足不同应用的需求;石墨烯的生产和处理过程中可能会产生环境污染和废弃物处理问题，需要研究环保的生产方法。尽管石墨烯具有许多优异的特性，但如何在实际应用中利用好这些特性还需要更多的研究和探索。

随着国家“煤改电”等清洁能源政策的推动，全国已有几十个城市出台了扶持政策，使石墨烯电加热行业进入高速发展期。此外，石墨烯防腐涂料、石墨烯改性纺织品、石墨烯改性合金材料等应用也在不断发展成熟，中国成为石墨烯材料市场下游应用开发力度最大的国家。

同时值得注意的是，欧美石墨烯材料市场的下游应用多为光电器件、传感器等高精密仪器。这些仪器对石墨烯材料的要求高，因此常采用“自下而上”法制备石墨烯材料。而我国市场上的石墨烯材料大部分采用“自上而下”法，通过氧化还原反应制备，虽然成本低、产量大，但由于质量尚有待提高，因此难以在集成电路等高精密度产品中应用。

随着我国石墨烯下游新能源、新材料等应用领域的不断扩展，石墨烯需求量也随之扩大，市场规模显著增长，2022年中国石墨烯行业市场规模达到314亿元，同比增长18.49%。

图表：2020-2022年中国石墨烯行业市场规模分析

数据来源：中研普华研究院

随着石墨烯制备和石墨烯应用技术水平的提升，石墨烯材料能够应用在更多的下游产品和领域中。最新石墨烯下游产品，包括石墨烯理疗保暖产品，石墨烯内暖纤维制成的服装，第二代石墨烯手机，石墨烯防弹衣、石墨烯防静电轮胎、石墨烯动力电池等等，显示出我国在石墨烯应用领域取得了很好的成绩。石墨烯的研究和产业化发展持续升温，未来将会应用于锂离子电池、锂硫电池、薄膜分离、超级电容器等制造中。

我国对石墨烯领域发展的重视程度也上升到前所未有的高度，在技术和产业化规划发展方向上，达到了世界一线水平。从最初的石墨原材料开采，到深加工成锂离子电池负极材料，再到新能源材料——石墨烯，随着我国石墨资源产业精深加工及开发，石墨烯如今身价倍增。

随着“中国制造2025”国家战略的出台，石墨烯扶持力度加码，国家、地方政府、产业联盟通过多种手段支持石墨烯产业发展。“中国制造2025石墨烯产业技术路线图，明确了产业化发展重点、方向和路径，已解决当前相关产品制备技术存在成本高、技术不成熟、产品不稳定等问题，开发针对特定场合的多形态和特性石墨烯材料的制备和结构调控技术。当下，中国石墨烯行业整体发展形势良好。

如果想要了解更多石墨烯产业详情分析，可以点击查看中研普华研究报告《2024-2029年石墨烯产业现状及未来发展趋势分析报告》。

报告对我国石墨烯行业的供需状况、发展现状、子行业发展变化等进行了分析，重点分析了国内外石墨烯行业的发展现状、如何面对行业的发展挑战、行业的发展建议、行业竞争力，以及行业的投资分析和趋势预测等等。报告还综合了石墨烯行业的整体发展动态，对行业在产品方面提供了参考建议和具体解决办法。报告对于石墨烯产品生产企业、经销商、行业管理部门以及拟进入该行业的投资者具有重要的参考价值，对于研究我国石墨烯行业发展规律、提高企业的运营效率、促进企业的发展壮大有学术和实践的双重意义。

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