2018年全球石墨烯九大發(fā)展趨勢

　　領(lǐng)先的新技術(shù)行業(yè)研究公司壹行研(Innova Research)在總結(jié)2017年初出版的《2017年全球石墨烯七大趨勢》的基礎(chǔ)上，最新公布了2018全球石墨烯九大趨勢。這九大趨勢分別對(duì)未來石墨烯制備、行業(yè)政策與相關(guān)投資、價(jià)格走勢、以及石墨烯在先進(jìn)電子、儲(chǔ)能、復(fù)合材料等各大主要應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展趨勢做了展望。

　　趨勢一：石墨烯制備技術(shù)不斷突破

　　石墨烯制備技術(shù)不斷突破。美國能源部旗下的阿貢國家實(shí)驗(yàn)室(Argonne National Laboratory)新開發(fā)了一個(gè)應(yīng)用金剛石襯底材料通過超高速化學(xué)氣相沉積(CVD)法制備單晶石墨烯的技術(shù)，這個(gè)技術(shù)可以大大降低石墨烯膜的成本。在中國，北京大學(xué)和香港理工大學(xué)合作通過改進(jìn)化學(xué)氣相沉積法來有效提高石墨烯單晶膜的生長速度。最近，更有日本研究者開發(fā)了低溫CVD方法直接將石墨烯生長在塑料或者二氧化硅基底上，來避免單晶膜轉(zhuǎn)移時(shí)可能受到的損傷。預(yù)計(jì)2018年會(huì)有更新穎的石墨烯制備技術(shù)出現(xiàn)。石墨烯產(chǎn)品良率進(jìn)一步提高、制備成本進(jìn)一步下降是大趨勢。

　　趨勢二：石墨烯原料呈現(xiàn)多樣化

　　石墨烯粉體制備通常以石墨為原料。不過，石墨烯原料開始呈現(xiàn)多樣化的趨勢。除了常規(guī)的石墨原料外，新開發(fā)的石墨烯微片的制備原料多種多樣，其中甚至包括大豆油、廢棄生物質(zhì)等原料。石墨烯原料多樣化有望提高原料的可獲得性，降低原料成本，從而進(jìn)一步降低石墨烯材料的價(jià)格。

　　趨勢三：石墨烯產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化熱潮興起

　　2017年10月，由英國國家物理實(shí)驗(yàn)室(NPL)領(lǐng)導(dǎo)制定的世界上第一個(gè)ISO石墨烯標(biāo)準(zhǔn)出版。該標(biāo)準(zhǔn)定義了用于描述不同形式的石墨烯和相關(guān)2D材料的術(shù)語，并為石墨烯的測試和驗(yàn)證提供了可執(zhí)行的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。同期，領(lǐng)先的英國石墨烯公司Directa Plus和意大利的University of Insubria也主導(dǎo)制定了一個(gè)石墨烯生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)流程。在中國，2017年2月中國石墨烯國家標(biāo)準(zhǔn)提案立項(xiàng)研討會(huì)在無錫石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展示范區(qū)召開，國內(nèi)的石墨烯專家們就石墨烯檢測與表征、通用基礎(chǔ)、安全、產(chǎn)品等46項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)提案進(jìn)行了探討。

　　趨勢四：各國在石墨烯領(lǐng)域的投資熱情持續(xù)高漲

　　各國針對(duì)石墨烯研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的投資以及扶持政策不斷升級(jí)。除了中國在十三五計(jì)劃等國家級(jí)規(guī)劃中一再確認(rèn)石墨烯的戰(zhàn)略新興材料的地位，并對(duì)石墨烯引導(dǎo)基金等的持續(xù)投入外，很多國外政府、知名產(chǎn)業(yè)公司和基金也對(duì)石墨烯技術(shù)關(guān)注有加。

　　比較有影響力的機(jī)構(gòu)和投資項(xiàng)目包括阿聯(lián)酋的阿布扎比未來能源(AbuDhabi Future Energy Company, Masdar)，英國的高等教育研究合作基金(Higher Education Funding Council for England's UK Research Partnership Investment Fund， UKRPIF)以及創(chuàng)新英國(Innovate UK)耗資6000萬英鎊在曼徹斯特建設(shè)的石墨烯工程創(chuàng)新中心(Graphene Engineering Innovation Centre，GEIC)。這個(gè)石墨烯工程創(chuàng)新中心預(yù)計(jì)在2018年開始運(yùn)營。

　　隨著石墨烯應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化的不斷拓展，各國政府、研究與投資機(jī)構(gòu)在2018年對(duì)石墨烯領(lǐng)域支持政策以及相關(guān)的資金投入將會(huì)有增無減。

　　趨勢五：石墨烯市場競爭激烈，價(jià)格持續(xù)走低

　　隨著石墨烯產(chǎn)能的持續(xù)擴(kuò)張，價(jià)格競爭趨于激烈，石墨烯價(jià)格(特別是石墨烯粉體的價(jià)格)呈現(xiàn)連續(xù)下降的趨勢。

　　在中國，有些物理法制備的石墨烯微片產(chǎn)品的價(jià)格已經(jīng)降至幾元至幾十元人民幣一公斤。在全球市場，加拿大的NanoXplore也宣稱要以10美元一公斤的價(jià)推廣高品質(zhì)寡層石墨烯粉體來搶占市場。 石墨烯價(jià)格下降的趨勢在2018年將得以延續(xù)。隨著石墨烯制備技術(shù)的進(jìn)一步完善、原料的多樣化和原料價(jià)格的下降、以及制備成本的進(jìn)一步降低，石墨烯材料降價(jià)的趨勢可能會(huì)從目前的中低端石墨烯材料延伸至高端石墨烯材料。

　　無論是石墨烯膜還是石墨烯微片的價(jià)格都將會(huì)進(jìn)一步降低。在石墨烯膜方面，小尺寸的石墨烯膜價(jià)格下降比較快，而大尺寸的石墨烯薄膜還是稀缺產(chǎn)品，因此價(jià)格下降速度較慢。另一方面，石墨烯微片(粉體)的價(jià)格將持續(xù)回落。

　　趨勢六：石墨烯在中央處理器和芯片等核心電子元件的應(yīng)用研發(fā)將獲得進(jìn)一步推動(dòng)

　　石墨烯在電子方面的應(yīng)用日益普及。其中，石墨烯導(dǎo)電油墨和基于石墨烯的射頻標(biāo)簽(RFID)在消費(fèi)電子和其他電子產(chǎn)品市場嶄露頭角。未來基于石墨烯的電磁干擾屏蔽/靜電保護(hù)元器件等技術(shù)也將會(huì)日益成熟。另外，石墨烯在中央處理器和芯片上的應(yīng)用受到眾多計(jì)算機(jī)和電子業(yè)巨頭的重點(diǎn)關(guān)注，其未來的研發(fā)過程將得到這些巨頭進(jìn)一步的推動(dòng)。

　　電子是石墨烯最大的應(yīng)用領(lǐng)域。 2017年，除了石墨烯射頻標(biāo)簽(RFID)、石墨烯的電磁干擾屏蔽/靜電保護(hù)(EMI/ESD)元器件等應(yīng)用，市場上出現(xiàn)了更多的石墨烯電子產(chǎn)品。石墨烯在各個(gè)電子細(xì)分市場上的拓展進(jìn)一步深入。

　　趨勢七:雖然石墨烯電池仍遙遙無期，但是石墨烯在儲(chǔ)能領(lǐng)域的一些其他應(yīng)用獲得突破

　　真正意義上的石墨烯電池的研發(fā)很難獲得突破，真正以石墨烯或石墨烯復(fù)合材料為電極的石墨烯電池的研發(fā)仍然還有很長的一段路要走。但是以石墨烯做散熱材料的鋰離子電池已經(jīng)獲得一定的突破。

　　儲(chǔ)能是石墨烯應(yīng)用的三大領(lǐng)域之一，除了石墨烯材料在導(dǎo)電液中的應(yīng)用外，石墨烯材料的應(yīng)用范圍也擴(kuò)大到鋰離子電池電極保護(hù)和電極本身。目前，石墨烯在儲(chǔ)能領(lǐng)域的典型應(yīng)用案例包括華為研究院的石墨烯電池保護(hù)材料和加拿大的Grafoid推出的一款用于新一代鋰離子電池電極保護(hù)的石墨烯復(fù)合材料惰性膜。2017年，加拿大的Saint Jean Carbon還發(fā)布了高純度石墨烯應(yīng)用于陽極的鋰離子電池，其測試電學(xué)性能優(yōu)于傳統(tǒng)的石墨陽極電池。2018年石墨烯材料在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用將進(jìn)一步拓展。并可能在包括太陽能電池在內(nèi)的其他儲(chǔ)能產(chǎn)品上獲得突破。

　　趨勢八：石墨烯防腐涂料和石墨烯紡織品值得關(guān)注

　　2018年，在石墨烯復(fù)合材料領(lǐng)域，值得持續(xù)關(guān)注的是石墨烯防腐涂料和石墨烯紡織品。目前，石墨烯材料在紡織物上的應(yīng)用開始商業(yè)化。相關(guān)案例包括全球石墨烯行業(yè)領(lǐng)頭企業(yè)Directa Plus和Colmar合作推出的石墨烯增強(qiáng)纖維的滑雪夾克。在中國，南通強(qiáng)生凱瑞納的防火紡織物、深圳烯旺科技的石墨烯發(fā)熱智能服飾及家紡產(chǎn)品也受到關(guān)注。

　　石墨烯防腐涂料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)批量出貨。隨著石墨烯價(jià)格的下降，石墨烯涂料會(huì)從現(xiàn)在的高端涂料市場向中端涂料市場滲透，從而進(jìn)一步確認(rèn)石墨烯涂料在石墨烯復(fù)合材料中的領(lǐng)先地位。石墨烯防腐涂料和石墨烯紡織品應(yīng)用值得關(guān)注。

　　趨勢九：石墨烯在汽車上的應(yīng)用開始落地

　　石墨烯在汽車上的應(yīng)用開始落地。2017年，英國的石墨烯公司Haydale與定制超跑制造商BAC合作開發(fā)的BAC Mono石墨烯增強(qiáng)跑車在2017世界移動(dòng)大會(huì)亮相。另外，F(xiàn)isker宣布在Fisker Emotion電動(dòng)汽車上采用石墨烯電解液的固態(tài)電池以實(shí)現(xiàn)高速充電。2018年，我們將會(huì)看到更多的石墨烯材料在輕量化車身結(jié)構(gòu)復(fù)合材料、車用傳感器、抗沖擊和散熱器件，以及動(dòng)力電池等產(chǎn)品中得到應(yīng)用。這些車用石墨烯產(chǎn)品的商業(yè)化潛力可能在未來幾年慢慢顯現(xiàn)。

　　石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈布局將更加完善，一方面，企業(yè)在高端應(yīng)用領(lǐng)域布局，進(jìn)一步完善產(chǎn)業(yè)鏈，另一方面，產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和創(chuàng)新平臺(tái)的不斷建設(shè)，對(duì)于整合石墨烯上下游資源發(fā)揮了重要作用。

　　隨著石墨烯優(yōu)異性能和潛在價(jià)值的逐步挖掘，應(yīng)用產(chǎn)業(yè)也不斷涌現(xiàn)，一方面利用石墨烯的超高強(qiáng)度、優(yōu)良的導(dǎo)熱性對(duì)傳統(tǒng)材料進(jìn)行改性，提升傳統(tǒng)材料的性能，如防腐涂料、改性纖維、改性橡膠、改性塑料等;另一方面利用石墨烯的超薄、超輕、透明、可折疊和優(yōu)良的導(dǎo)電性，開發(fā)出新的高科技產(chǎn)品，如柔性可彎曲屏手機(jī)、傳感器、儲(chǔ)能材料等。

　　“石墨烯未來的發(fā)展充滿變數(shù)，發(fā)展大規(guī)模應(yīng)用是關(guān)鍵。隨著石墨烯價(jià)格的下降，石墨烯在先進(jìn)電子、復(fù)合材料、儲(chǔ)能等應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展將會(huì)加快，率先規(guī)模出貨的應(yīng)用也將被進(jìn)一步確立。由于石墨烯應(yīng)用的開發(fā)需要石墨烯供應(yīng)商與下游產(chǎn)品生產(chǎn)商工業(yè)開發(fā)，成功地鎖定并專注于那些規(guī)模應(yīng)用的專業(yè)石墨烯供應(yīng)商將更容易勝出。另外，未來石墨烯國家和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)將對(duì)石墨烯行業(yè)的發(fā)展起到積極的作用。”