2018年全球石墨烯九大發(fā)展趨勢 產(chǎn)業(yè)標準化熱潮興起

領(lǐng)先的新技術(shù)行業(yè)研究公司壹行研(Innova Research)在總結2017年初出版的《2017年全球石墨烯七大趨勢》的基礎上，最新公布了2018全球石墨烯九大趨勢。這九大趨勢分別對未來(lái)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、儲能、復合材料等各大主要應用領(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)驗室(Argonne National Laboratory)新開(kāi)發(fā)了一個(gè)應用金剛石襯底材料通過(guò)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(guò)改進(jìn)化學(xué)氣相沉積法來(lái)有效提高石墨烯單晶膜的生長(cháng)速度。最近，更有日本研究者開(kāi)發(fā)了低溫CVD方法直接將石墨烯生長(cháng)在塑料或者二氧化硅基底上，來(lái)避免單晶膜轉移時(shí)可能受到的損傷。預計2018年會(huì )有更新穎的石墨烯制備技術(shù)出現。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：石墨烯原料呈現多樣化

石墨烯粉體制備通常以石墨為原料。不過(guò)，石墨烯原料開(kāi)始呈現多樣化的趨勢。除了常規的石墨原料外，新開(kāi)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)標準化熱潮興起

2017年10月，由英國國家物理實(shí)驗室(NPL)領(lǐng)導制定的世界上第一個(gè)ISO石墨烯標準出版。該標準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(yǔ)，并為石墨烯的測試和驗證提供了可執行的依據和標準。同期，領(lǐng)先的英國石墨烯公司Directa Plus和意大利的University of Insubria也主導制定了一個(gè)石墨烯生產(chǎn)標準流程。在中國，2017年2月中國石墨烯國家標準提案立項研討會(huì )在無(wú)錫石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展示范區召開(kāi)，國內的石墨烯專(zhuān)家們就石墨烯檢測與表征、通用基礎、安全、產(chǎn)品等46項標準立項提案進(jìn)行了探討。

趨勢四：各國在石墨烯領(lǐng)域的投資熱情持續高漲

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

比較有影響力的機構和投資項目包括阿聯(lián)酋的阿布扎比未來(lái)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(wàn)英鎊在曼徹斯特建設的石墨烯工程創(chuàng )新中心(Graphene Engineering Innovation Centre，GEIC)。這個(gè)石墨烯工程創(chuàng )新中心預計在2018年開(kāi)始運營(yíng)。

隨著(zhù)石墨烯應用和產(chǎn)業(yè)化的不斷拓展，各國政府、研究與投資機構在2018年對石墨烯領(lǐng)域支持政策以及相關(guān)的資金投入將會(huì )有增無(wú)減。

趨勢五：石墨烯市場(chǎng)競爭激烈，價(jià)格持續走低

隨著(zhù)石墨烯產(chǎn)能的持續擴張，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)呈現連續下降的趨勢。

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(chǎng)，加拿大的NanoXplore也宣稱(chēng)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(lái)?yè)屨际袌?chǎng)。 石墨烯價(jià)格下降的趨勢在2018年將得以延續。隨著(zhù)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(wú)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用研發(fā)將獲得進(jìn)一步推動(dòng)

石墨烯在電子方面的應用日益普及。其中，石墨烯導電油墨和基于石墨烯的射頻標簽(RFID)在消費電子和其他電子產(chǎn)品市場(chǎng)嶄露頭角。未來(lái)基于石墨烯的電磁干擾屏蔽/靜電保護元器件等技術(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用受到眾多計算機和電子業(yè)巨頭的重點(diǎn)關(guān)注，其未來(lái)的研發(fā)過(guò)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用領(lǐng)域。 2017年，除了石墨烯射頻標簽(RFID)、石墨烯的電磁干擾屏蔽/靜電保護(EMI/ESD)元器件等應用，市場(chǎng)上出現了更多的石墨烯電子產(chǎn)品。石墨烯在各個(gè)電子細分市場(chǎng)上的拓展進(jìn)一步深入。

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

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合材料為電極的石墨烯電池的研發(fā)仍然還有很長(cháng)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。

儲能是石墨烯應用的三大領(lǐng)域之一，除了石墨烯材料在導電液中的應用外，石墨烯材料的應用范圍也擴大到鋰離子電池電極保護和電極本身。目前，石墨烯在儲能領(lǐng)域的典型應用案例包括華為研究院的石墨烯電池保護材料和加拿大的Grafoid推出的一款用于新一代鋰離子電池電極保護的石墨烯復合材料惰性膜。2017年，加拿大的Saint Jean Carbon還發(fā)布了高純度石墨烯應用于陽(yáng)極的鋰離子電池，其測試電學(xué)性能優(yōu)于傳統的石墨陽(yáng)極電池。2018年石墨烯材料在儲能領(lǐng)域的應用將進(jìn)一步拓展。并可能在包括太陽(yáng)能電池在內的其他儲能產(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，在石墨烯復合材料領(lǐng)域，值得持續關(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用開(kāi)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纖維的滑雪夾克。在中國，南通強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)現批量出貨。隨著(zhù)石墨烯價(jià)格的下降，石墨烯涂料會(huì )從現在的高端涂料市場(chǎng)向中端涂料市場(chǎng)滲透，從而進(jìn)一步確認石墨烯涂料在石墨烯復合材料中的領(lǐng)先地位。石墨烯防腐涂料和石墨烯紡織品應用值得關(guān)注。

趨勢九：石墨烯在汽車(chē)上的應用開(kāi)始落地

石墨烯在汽車(chē)上的應用開(kāi)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(kāi)發(fā)的BAC Mono石墨烯增強跑車(chē)在2017世界移動(dòng)大會(huì )亮相。另外，Fisker宣布在Fisker Emotion電動(dòng)汽車(chē)上采用石墨烯電解液的固態(tài)電池以實(shí)現高速充電。2018年，我們將會(huì )看到更多的石墨烯材料在輕量化車(chē)身結構復合材料、車(chē)用傳感器、抗沖擊和散熱器件，以及動(dòng)力電池等產(chǎn)品中得到應用。這些車(chē)用石墨烯產(chǎn)品的商業(yè)化潛力可能在未來(lái)幾年慢慢顯現。

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 )新平臺的不斷建設，對于整合石墨烯上下游資源發(fā)揮了重要作用。

隨著(zhù)石墨烯優(yōu)異性能和潛在價(jià)值的逐步挖掘，應用產(chǎn)業(yè)也不斷涌現，一方面利用石墨烯的超高強度、優(yōu)良的導熱性對傳統材料進(jìn)行改性，提升傳統材料的性能，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)良的導電性，開(kāi)發(fā)出新的高科技產(chǎn)品，如柔性可彎曲屏手機、傳感器、儲能材料等。

“石墨烯未來(lái)的發(fā)展充滿(mǎn)變數，發(fā)展大規模應用是關(guān)鍵。隨著(zhù)石墨烯價(jià)格的下降，石墨烯在先進(jìn)電子、復合材料、儲能等應用領(lǐng)域的發(fā)展將會(huì )加快，率先規模出貨的應用也將被進(jìn)一步確立。由于石墨烯應用的開(kāi)發(fā)需要石墨烯供應商與下游產(chǎn)品生產(chǎn)商工業(yè)開(kāi)發(fā)，成功地鎖定并專(zhuān)注于那些規模應用的專(zhuān)業(yè)石墨烯供應商將更容易勝出。另外，未來(lái)石墨烯國家和工業(yè)標準的出臺將對石墨烯行業(yè)的發(fā)展起到積極的作用。”