海洋王称目前公司在石墨烯方面的研究只是前端性研究,该公司目前经营现状如何?
石墨烯在中国现状
石墨烯在中国的研究与发展:
中国在石墨烯研究上具有独特的优势,从生产角度看,作为石墨烯生产原料的石墨,在我国储能丰富,价格低廉。正是看到了石墨烯的应用前景,许多国家纷纷建立石墨烯相关技术研发中心,尝试使用石墨烯商业化,进而在工业、技术和电子相关领域获得潜在的应用专利。
如欧盟委员会将石墨烯作为“未来新兴旗舰技术项目”,设立专项研发计划,拨出10亿欧元经费。英国政府也投资建立国家石墨烯研究所,力图使这种材料在未来几十年里可以从实验室进入生产线和市场。
石墨烯有望在诸多应用领域中成为新一代器件,为了探寻石墨烯更广阔的应用领域,还需继续寻求更为优异的石墨烯制备工艺,使其得到更好的应用。
石墨烯用途是:
石墨烯可以用来制作晶体管,由于石墨烯结构的高度稳定性,这种晶体管在接近单个原子的尺度上依然能稳定地工作。
相比之下,如今以硅为材料的晶体管在10纳米左右的尺度上就会失去稳定性;石墨烯中电子对外场的反应速度超快这一特点,又使得由它制成的晶体管可以达到极高的工作频率。
中国石墨烯研究院有限公司怎么样
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目前石墨烯产品销量怎么样?
——原标题:2019年中国石墨烯行业市场现状及发展趋势分析 回归理性发展,应用场景广阔
石墨烯行业回归理性发展
从近乎热得发烫,到如今一片冷静,石墨烯产业只用了两三年的时间。“资本市场也在热炒石墨烯概念股,在2017年-2018年上半年,石墨烯概念股非常之火,而在各行各业,石墨烯概念炒作不绝于耳。”一位熟悉石墨烯行业的分析人士告诉记者:“各地兴建石墨烯产业园,前几年就连个别县级行政区也要建立石墨烯产业园,甚至会出现如果不做石墨烯,项目都无法成立的状况。”
在上述人士看来,这种情况下,石墨烯的发展很有可能重蹈纳米材料的覆辙,在基础研究未跟上节奏的情况下,技术含量较低的产业化进程先行先试,小企业扎堆儿进入行业,当热度最终褪去,行业回归理性,难免会面临无人问津的境遇。
7月4日,中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春表示:“目前国内石墨烯存在原始性创新缺乏的问题,尽管专利数量多,但多为从1到N,从0到1的突破仍然匮乏,另外政府科技专项投入不足,缺失长远的战略布局。而由于国内从事石墨烯生产的企业基本为中小企业和初创企业,资金投入较为有限,且缺乏行业示范效应,因此在石墨烯行业头部企业引领和带头作用不足;另一方面国有大型企业也缺乏创新动力,存在‘等待摘桃子’的心理。”
利好政策助推石墨烯产业做大做强
2015年10月,《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》出台,提出要加大政策扶持、加强融资引导、完善标准规范体系等措施,以期推动石墨烯产业做大做强。
在随后的几年间,中国的石墨烯产业园区以及石墨烯基地在各地开花,黑龙江、青岛、江苏、宁波、福建、四川等地纷纷出台石墨烯相关的专项政策,而冠以“石墨烯”之名的民用产品,如石墨烯面膜、石墨烯围巾等不断出现。
但在行业快速发展的过程中,从目前的产业应用层面看,石墨烯并未发展成“新材料之王”,而是长期处于“工业味精”的状态,即通过少量的添加增强主体材料的性能,并不能发挥主要的作用。大多数产品属于利用石墨烯与原有材料结合来提升产品性能,技术门槛较低,同质化严重。
中国建筑金属结构协会辐射供暖供冷委员会电供暖专家组专家王安生对经济观察报表示:“比如说,我在炒菜的过程中添加了味精,总不能说自己炒了盘味精吧?”
经济观察报获悉,目前行业的相关的规范也在制定中。以石墨烯产品的命名为例,中国石墨烯产业技术创新战略联盟去年发布了《含有石墨烯材料的产品命名指南》的团体标准,规定了石墨烯材料相关新产品的命名方法。办法规定产品名称描述应以特征、用途相结合的命名方式,便于消费者辨识。
同时,规定产品命名不应有夸大、虚假内容,不应使用“衍生特性或衍生用途”进行命名,如“石墨烯减肥腰带”“石墨烯理疗护具”等。中国石墨烯产业技术创新战略联盟也正在牵头头部企业进行团体标准的制定。
中国石墨烯行业发展现状分析
相关企业统计数据显示,国内石墨烯的行业集中度较低,基本上仍处于完全竞争的阶段,产业规模尚不及预期。据前瞻产业研究院发布的《中国石墨烯行业战略规划和企业战略咨询报告》统计数据显示,截止至2017年,中国石墨烯产业规模达到70亿元,较2015年增长了10倍还多,2018年中国石墨烯市场规模有望达到280亿元,未来五年年均复合增长率约为70.48%,发展势头十分迅猛。排名前十的企业如青岛昊鑫、东旭光电、东莞鸿纳的收入合计为7.44亿,市场占有率仅为12.4%,
2015-2018年中国石墨烯行业市场规模统计情况及预测
数据来源:前瞻产业研究院整理
从专利数量及年度分布角度来看,自2009年的209件起逐年攀升,至2017年达到13371件的峰值,而后回落至2018年的7432件。
从区域上看,目前中国石墨烯产业主要分布在六大区域,即东北、京津冀、长三角、珠三角、西部地区以及海西。从数量上来看,根据CGIA
Research数据统计,2017年工商注册营业范围涉及石墨烯企业数量为4800余家。其中,实际从事石墨烯制备和应用的企业有900余家,65%为中小企业。
其中,长三角地区以2362家的数量占据“半壁江山”,珠三角以829家的数量次之,占总体企业数的20%,随后则是京津冀地区,574家占总体数量的12%。全国各地已有30多家在建或已建的石墨烯研究院或产业基地。
王安生认为,上述情况成为目前石墨烯概念的炒作甚嚣尘上的原因之一,且由于目前石墨烯在电采暖行业的应用更为广泛,因此乱象更为明显。“不少地区的政府招标文件明文规定招标石墨烯电热膜、石墨烯电热板,显然没有经过技术论证。”
在煤改电进程中,一些地方政府在招标文件上明确写出石墨烯电热膜、电热板,也在一定程度上起到了推波助澜的作用。据了解,一些企业为了参与其中,只好“声称”自己的产品中添加了石墨烯;另一些初创企业对技术路径并不了解,但已经参与了这个行业,不得不继续下去。但实际上,目前低温辐射电热膜的产品标准正在修编过程中,石墨烯电热膜采暖的相关产品标准目前并未纳入其中,还在讨论的过程中。
清洁能源替代近几年是很大的增量市场,相关企业在接受记者采访时表示,以采暖行业为切入口,一方面是看中了市场规模;另一方面民用化程度高,替换率高,更方便进行石墨烯产品的市场化推进。相比于石墨烯电容器对于产品的性能稳定检测的时间更长。
牛墨科技CEO杨悦仁表示:“根据观察,我们的施工工艺和宣传资料一旦印发就很容易被模仿,一般这些企业的存活时间在半年至一年,大部分是在2017年或者2018年成立,有些企业也会通过变更名称和营业范围的方式作掩饰,甚至有之前做食品设备的企业通过这种方式摇身一变进入石墨烯行业。”
一般情况下,通过向上追溯就可以筛除掉一大部分资质欠缺的企业,另外由于无法保障售后,这些企业半年或一年时间就会更换一批,需要换盘经营。此外也可以通过其是否参与过较大的地产项目以及政府项目的合作从侧面考核这些公司的资质。
发展回归理性 需求决定
上述局面的形成与中国石墨烯产业的发展路径不无关系。据李义春总结,不同于国外以国家投入为主,大企业较多,瞄准高端领域布局的“自上而下”发展模式,国内石墨烯产业的发展主要由市场驱动,更为聚焦传统产业的提升。基础理论的研究主要由科研项目支持,资金投入则以民间为主,地方政府的支持力度较大。这样也决定了国内石墨烯产业的发展缺乏长期的投入周期以及相应的稳定性。
新奥石墨烯技术有限公司总经理李金来对经济观察报表示:“第一个阶段是谁制备出了石墨烯就了不起,但现在更需要注意的是做出来之后,怎么去使用。”据了解,新奥目前从产业化应用的角度出发,正从具有有巨大市场规模的传统产业去找突破口。如煤矿管道、电子载带、地暖管等在国内具有转型升级的痛点,其规模对于民营企业而言也十分可观。
从较为通俗的角度来看,有人认为将金刚石“压扁”就是石墨烯,不过从其标准定义来看,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单原子厚度薄膜。
但在石墨烯的应用层面,鲜有人用石墨烯的学术理论来进行应用,基本上将其统称为“石墨烯产品”。这就意味着在应用层面已经认识到了石墨烯的缺陷以及范围,基于此才能进行更为准确的定义。
据国家标准化管理委员会的规定,石墨烯按层数可分为单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯,石墨烯的性能随着层数的叠加而逐步递减,一般超出10层之后几乎丧失了性能优势。
李金来告诉记者:“石墨烯材料的制备还是根据应用决定,比如说我们要做1-2层的,是为了做导电用,5层左右是为了导热用。那么从公司来讲,我们想还是要尽量低成本制备。”
7月4日,北京石墨烯技术研究院院长王旭东表示:“需要明确的是,石墨烯产品要区别石墨烯的科学定义,并应与石墨烯的应用相结合,要存在一一对应的关系,才能确保产品更好地应用。到目前国内外从应用角度而言,只将石墨烯的性能发挥到了5%-10%,如果能发挥至50%,将带来更大的进步,现阶段石墨烯是在复合化时代最为主流的技术,主要以石墨烯粉体为主,能够跟很多材料相结合,因此石墨烯成为了平台性技术,即为一般供应技术,技术突破后即可在平台上根据应用场景生成不同的应用。”
石墨烯产业的发展正在回归理性。据了解,现阶段石墨烯产品的应用场景主要聚焦在航空、航天、能源、交通以及海洋工程等方面,以石墨烯铝合金电缆为例,石墨烯铝导线可以降低输电损耗5%以上,该项成果已经通过工信部组织的成果鉴定。
业内分析认为,未来在高端应用方面,随着石墨烯薄膜器件技术成熟,石墨烯多晶薄膜将被应用于电子信息与生物医药领域,更进一步地,石墨烯单晶薄膜则将用于高性能计算以及人工智能领域。
石墨烯时代颠覆硅时代是什么意思?
8月28日讯石墨烯是一种由碳原子紧密排列而成的蜂窝状结构的二维晶体,看上去近似一张六边形网格构成的平面。它是目前已知最薄的一种材料,单层的石墨烯只有一个碳原子的厚度,属于纳米材料的一种。
2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆(AndreGeim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(KonstantinNovoselov)成功地在实验室从石墨薄片中剥离出了石墨烯,两人因“在二维石墨烯材料的开创性实验”共同获得2010年诺贝尔物理学奖。人们发现,它的厚度只有0.34纳米,一片1毫米厚的石墨片由近300万层石墨烯堆垛而成。
石墨烯的问世引起了全世界的研究热潮,特别是它的独特性能,许多专家称之为“改变21世纪的材料”,并预测“21世纪将是碳(C)的世纪”。
石墨烯具有超强的导电性,迁移率是硅的100倍。据专家介绍,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,受到的干扰也非常小。因此电子的运动速度超过了在其他金属单体或半导体中的运动速度,能够达到光速的1/300。
石墨烯的导热性能优于碳纳米管,是铜铝等金属的数十倍,这使得石墨烯有望作为未来超大规模纳米集成电路的散热材料。石墨烯还具有比金刚石还坚硬、是钢铁100倍的机械强度,以及可拉伸折叠的柔韧性和优异的透光性,透光率达到97.4%。
此外,石墨烯具有极高的比表面积,理想的单层石墨烯比表面积能够达到2630平方米每克,而普通的活性炭的比表面积为1500平方米每克,这使得石墨烯可成为潜力巨大的储能材料。
应用前景广阔
刚诞生不久的石墨烯是一种技术含量非常高、应用潜力非常广泛的碳材料,在触摸屏、电子器件、储能电池、显示器、传感器、半导体、航天、军工、复合材料、生物医药等领域拥有广阔的应用前景,一旦量产将成为下一个万亿级的新兴产业。
“目前从全世界范围来看,石墨烯都属于前沿研究,材料的研发仍处于初级阶段,离大规模应用尚存在一段距离,但这并不意味着遥遥无期。”南京大学电子科学与工程学院教授王欣然说,最先进入市场的应该是手机、平板电脑等终端上的石墨烯触摸屏,预计2年后就可以上市。而由石墨烯做的光电探测器、太阳能电池等光电器件也将于2015年逐步进入市场。但是,要求更高、工艺更为苛刻的高频电路、逻辑电路则在更远的将来才能走向市场。
中国科学院院士高鸿钧也表示,石墨烯在未来电子器件上具有诱人的应用前景,被看作是石墨烯研究最可能突破、实现产业化的领域,成为国际上的研究热点和竞争焦点。
据媒体报道,日前,中科院重庆绿色智能技术研究院已经成功制备出国内首片15英寸的单层石墨烯,其尺寸达到了国内最高水平。中科院重庆研究院目前已经在铜箔衬底上生长出15英寸的均匀单层石墨烯,并成功将其完整地转移到柔性PET衬底上和其他基底表面。通过进一步加工,还制备出了7英寸的石墨烯触摸屏。将石墨烯触摸屏贴在一台普通笔记本电脑的显示屏上,用手写笔可在屏幕上写字。
在储能领域,石墨烯有望在锂离子电池和超级电容器发展上大显身手。石墨烯优异的导电性能和柔韧的二维层状结构,可以提高锂离子电池和超级电容器的充放电速度、循环稳定性和安全性,有可能达到几分钟甚至几秒钟充满电,这样的石墨烯锂电池在消费电子、电动汽车和储能领域具有很大市场。
此外,用石墨烯制成的散热薄膜可应用到智能手机、平板电脑、LED照明、LCD电视等超薄大功耗电子产品。功能化的石墨烯材料在生物医药、生物诊断和食品加工等领域也有极高的应用价值。
投资热度升温
由于石墨烯巨大的市场潜力,世界范围内掀起了石墨烯的研发和投资热潮。目前三星电子、IBM、陶氏化学、通用、施乐公司等国际大牌厂商都在积极推进石墨烯产业化研究。
资料显示,目前全球有200多家公司涉及石墨烯的相关研究和开发,在产品专利数量上,中国和美国遥遥领先。对石墨烯行业有较深研究的英国科技策略机构剑桥知识产权公司(CambridgeIP)的最新数据显示,目前全球最大的10个石墨烯相关专利持有机构分别是IBM、韩国高级科技仪器公司(KAIST)、韩国科技仪器公司(KIST)、莱斯大学、三星、美国晟碟、清华大学、韩国成均馆大学、美国施乐公司、浙江大学。
剑桥知识产权公司董事长唐诺克表示,过去几年中,亚洲地区特别是韩国和中国的石墨烯专利活动显著增加。
在国内,浙江大学、清华大学、北京大学、中国科学院金属所、中国科学院宁波材料所、上海交通大学、东南大学、天津大学等高校及科研机构在石墨烯的制备及应用领域申请了众多专利。
截至今年6月,国内机构共申请石墨烯相关的发明专利3000多项,其中456项已经获得国家知识产权局的专利授权,主要集中在石墨烯的制备和石墨烯应用领域。
在石墨烯的产业化应用方面,江苏走在了全国前列。2010年7月,泰州成立了国内首个专业的石墨烯新材料公司,目前已具备较大规模。
中国科学院宁波材料所刘兆平研究员领导的石墨烯研究团队,于2011年成功研发出具有自主知识产权的石墨烯低成本规模化制备技术,并建立了吨级规模的中试生产线。2012年,该技术转移给上海南江(集团)有限公司,双方合作成立宁波墨西科技有限公司,致力于石墨烯的生产、销售与应用技术研发。年产300吨的石墨烯生产线计划于2013年年底建成。
触控面板产业正成为重庆发展电子信息高科技产业的又一重要方向。据预测,到2015年平板电脑对大尺寸触摸屏的需求也将达到2.3亿片,其中石墨烯将占据重要市场。为此,上海南江集团将与中科院重庆研究院共同推进“大面积单层石墨烯产业化项目”,前期投资达2.67亿元。日前,石墨烯产业基地已成功落户重庆,将力争在一年内建成首期生产线并投产,形成1000万片石墨烯产能。
随着石墨烯的技术进步和产业化进程推进,市场对其关注度日趋升温。涌现了几十家涉及石墨烯研发、生产、销售和服务的高科技企业。譬如上海新池、南京科孚纳米、深圳贝特瑞等。其中不乏风险投资机构的积极介入。
此外,国内多家上市公司也进军到石墨烯应用领域。方大炭素5月20日晚公告称,其以石灰石为原料制备石墨烯的方法,近日收到国家知识产权局颁发的专利证书,专利权期限为20年。方大炭素称,本发明与现有技术的优点在于制备工艺过程简单,原材料来源广泛,成本低,安全性高,绿色环保。
悦达投资董事会主席陈云华今年三月透露,公司目前正在筹划石墨烯产品研发,将主要应用于纺织服装、汽车电池和手机等;2013年3月,南都电源公司公告正式申请石墨烯以及石墨烯电池两项专利;2012年7月,华丽家族确认控股股东南江集团正在投建世界上第一条量产石墨烯生产线;中超电缆也于近日确认,2012年7月公司获得有一项“含石墨烯的橡胶绝缘电缆”的有效专利;金路集团与中科院金属研究所合作开发的“石墨烯材料的规模化制备技术”已通过四川省科技厅专家鉴定。
产业化障碍
尽管石墨烯的研发如火如荼,在学术界、企业界和资本市场备受追捧,但如何大规模制备高质量、大尺寸、低成本的石墨烯是产业化亟待解决的问题。
在7月13日召开的石墨烯产业发展趋势及投资论坛上,多位专家表示,目前制备石墨烯的技术工艺还不成熟,没有达到一致性的品质,而且成品面积都非常小,不能适应工业化应用。石墨烯整体还在研发阶段,各国对这个新兴材料正处于专利布局期,产业链还没有形成,对石墨烯最大的需求仍然是各大院校及科研机构的研究应用。
据介绍,石墨烯之所以没有实现大规模量产,主要是没有找到一种适合大规模生产的方法和途径,这也是石墨烯成本居高不下的原因。目前,石墨烯的主要制备方法包括四种:微机械剥离法、外延生长法、氧化石墨还原法和化学气相沉积法。
诺奖获得者海姆和诺沃肖洛夫获取石墨烯的方法,被称之为微机械剥离法,即直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来。这一方式至今仍是实验室获取石墨烯进行基础研究的重要手段。该方法得到的石墨烯质量高,但尺寸较小,大小不一,且极费人工,成本很高,不能满足工业化需求。
外延生长法所获得的石墨烯面积较大,质量较高,但缺点是石墨烯的制作成本非常高,而且生长条件也很苛刻。这种方法生成的石墨烯不易转移到别的基体上使用,因为在金属表面上催化生长石墨烯,再把它转移到适合的基底上,好比在一个足球场上铺一层薄薄的保鲜膜,想让它平平整整且完好无损,难度很大。
氧化石墨还原法是目前成本最低且最容易实现规模化生产的石墨烯制备方法,它的缺点是在氧化还原的过程中,石墨烯的电子结构以及晶体的完整性容易受到强氧化剂的破坏,进而影响石墨烯的分子特性。
化学气相沉积法,虽然可以制备出大面积的石墨烯,转移到其他基体上使用也不困难,但质量仍有待提高,且工艺较为复杂,成本较高。
对石墨烯的研究,中国起步虽相对较晚,研究跟进却很快。截至2012年底,被SCI收录的与石墨烯相关的研究论文已经达到5072篇,超过美国跃居世界第一。
“但我们存在两个不足。首先,虽然研究群体大、成果多,但突出性、原创性成果较少。我们采用他人成熟的方法,始终处于落后位置,重大创新十分有限,因此要在材料制备方法上寻求突破。此外,主要集中在基础研究,产业应用相对薄弱。”中国科学院院士高鸿钧说,欧洲、美国、韩国等国企业介入比较早,成果应用转化也走在世界前列。
清华大学康飞宇教授石墨烯研究团队的朱宏伟认为,目前石墨烯已经具备规模化生产的能力,但在发展过程中,仍存在一些问题。中国现有的技术水平可以支持其产业化,但并没有达到最好的水平,未来还需有大的突破。而主要的制约因素在石墨烯的制备技术与理想状态仍存在差距。此外,他希望国家能对石墨烯研究机构及企业给予更多的政策扶持。
东南大学教授、博士生导师倪振华此前就加速石墨烯科研及产业化提出五点建议:一是从政府层面引导石墨烯研究的正确方向;二是通过政策支持加快产业化进程;三是尽快着手制定行业标准,争取获得话语权;四是加强行业间的交流合作,促进石墨烯广泛应用;五是成立相关产业技术联盟,加强行业内部的协调和合作。
近几年,石墨烯的兴起也引起了中国政府的重视,去年工信部发布的《新材料产业“十二五”发展规划》中的前沿新材料就包含石墨烯。此外,国家科技重大专项、国家973计划也部署了一批重大项目。
在2013石墨烯产业发展趋势及投资论坛上,工信部原材料司副司长高云虎表示,石墨烯属于纳米材料范畴,在编制新材料产业“十二五”发展规划的时候,石墨烯还没有目前这样热门,产业应用前景也并不明朗,因此在规划文本、产品目录中没有把石墨烯作为主要重点,但随着技术和应用的突破,下一步会统筹研究并予以考虑。
7月13日,中国石墨烯产业技术创新战略联盟在北京成立。联盟的成立将有助于整合协调产业资源,建立上下游、产学研信息、知识产权等资源共享机制,进一步提升石墨烯产业链的整体创新水平和低成本石墨烯的竞争力,推动中国石墨烯产业健康发展。