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2019年中國石墨烯行業市場現狀及發展趨勢分析 日期:2019.08.05
近年來,石墨烯概念受到追捧。石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料,是新材料產業的先導,帶動傳統製造業轉型升級。據悉,中國是世界第二大石墨資源國,主要分布在黑龍江、內蒙古和山東等省區。
 

 
  未來中國石墨烯行業3000億市場規模
 
  石墨烯作為新材料產業的先導,在帶動傳統製造業轉型升級,培育新興產業增長點,推動大眾創業、萬眾創新的作用越來越顯著。據前瞻產業研究院發布的《中國石墨烯行業戰略規劃和企業戰略谘詢報告》統計數據顯示,截止至2017年,中國石墨烯產業規模達到70億元,較2015年增長了10倍還多,2018年中國石墨烯市場規模有望達到280億元,未來五年年均複合增長率約為70.48%,發展勢頭十分迅猛。預測2019年中國石墨烯市場規模將達560億元。2020年中國石墨烯行業市場規模將突破千億元。未來五年(2019-2023)年均複合增長率約為56.39%,預測在2023年中國石墨烯市場規模將突破3000億元,達到3350億元左右。
 
  2015-2023年中國石墨烯行業市場規模統計情況及預測
 
  具體來看,目前在石墨烯產業中,涉及應用方麵的企業最多,占比近四成。其次為研發領域,占比19%。技術服務、製備領域的企業數量各占14%。
 
  雖然目前石墨烯企業數量增長快速,涉及的產業鏈多個方麵,但整體的經營規模較小,中小型、初創型企業占比較大,中型、大型企業相對較少,相較於龐大的前景市場仍有很大的發展空間。
 
  中國石墨烯行業發展短板分析
 
  1、麵臨產業化難題
 
  目前,石墨烯雖然已經走出了實驗室,但是大規模商業化應用仍然麵臨著很多製約因素,主要包括技術、市場、成本三大製約瓶頸。
 
  首先是技術問題。包括製備、分散、應用和環保等關鍵技術和裝備都尚未突破。雖然目前石墨烯製備技術已經有20多種,但規模化、低成本、高品質和大尺寸的宏量製備技術尚未取得實質性突破,難以滿足工業化量產的需求。材料的分散技術,以及與下遊工藝、工程化應用相結合的技術等都還製約著產業化進程。
 
  其次是市場問題。雖然目前各種應用產品層出不窮、百花齊放,但是缺乏真正的高品質、高附加值和體現石墨烯獨特性能的殺手鐧級產品,絕大多數是對傳統材料進行改性或者努力替代已經成熟的材料,經過改性後的材料性能提升並不明顯,或者石墨烯並不是非添加不可,個別甚至在添加之後出現不良後果,難以得到市場認可。一些研究機構或企業號稱取得了突破進展,但也隻不是做出了樣品或實驗室產品,根本沒有形成商品。目前大多數石墨烯生產企業還主要是給科研機構或下遊應用企業提供石墨烯試用品。如果下遊應用市場沒有激活,石墨烯就很難產業化。
 
  最後是成本問題。目前大多數企業尚處於小批量生產的探索階段,還不能形成穩定的規模化生產能力,沒有資金的回籠;且企業前期的研發投入資金量大、周期長,應用市場沒有打開,所以不論是材料本身,還是應用產品的成本都很高,這都阻礙了石墨烯進一步走向市場。
 
  2、關鍵技術有待突破
 
  經過多年的自主研發,石墨烯的生產技術、工藝裝備和產品質量均取得重大突破,但是石墨烯規模化生產技術成熟度依然較低,普遍存在不同批次石墨烯產品質量不穩定、性質差異性大的問題。
 
  石墨烯粉體方麵,目前商業化的石墨烯產品普遍存在尺寸和層數不均勻、單層石墨烯含量低、比表麵積遠低於理論值、沒有分級、成本高等問題,無法真正體現石墨烯的各種優異性能;結構完整的石墨烯表麵不含有任何基團,與其他介質的相互作用較弱,很難分散於溶劑中,更難與其他有機或無機材料均勻地複合。
 
  石墨烯薄膜方麵,現有產品存在無法避免的因生長過程導致的結構缺陷和因轉移過程導致的表麵汙染,普遍電阻較高,無法應用在本應適合匹配其優異電學性能的領域。
 
  在電子信息、生物醫藥、節能環保等戰略高技術領域方麵,基本上已經被美、歐、韓、日所壟斷。特別是我國石墨烯企業基本上以小微企業和初創企業為主,資金投入匱乏、研發實力薄弱、市場開拓能力不強,在破解石墨烯技術瓶頸、推進石墨烯材料應用、擴大石墨烯產業規模方麵力度不足。如果沒有良好的技術創新研發和成果轉移擴散機製,必將導致長期發展乏力。
 
  3、應用市場有待拓展
 
  石墨烯從發現至今僅有10多年時間,是一種比較“年輕”的材料。從應用現狀來看,石墨烯主要是實現了初步應用,大多數產品屬於利用石墨烯與原有材料相結合提升產品性能,技術門檻相對來說比較低,同質化情況比較嚴重。石墨烯下遊應用產品雖然已經初步產業化,但是真正意義上的“殺手級”應用仍然沒有誕生。我國石墨烯產業的專利雖然眾多,但多數為本土專利申請,國外專利技術布局相對薄弱,極少數能被國外專利引用,且超過四分之三的專利來自於學術機構,企業在石墨烯研發方麵的參與度還有待進一步提高,高價值高質量的核心專利不多,技術與市場之間的供需還不匹配,技術研發、轉移擴散和首次商業化鏈條還有待打通。
 
  4、標準體係有待完善
 
  石墨烯標準體係方麵,目前石墨烯及其相關產業日益成為資本市場中炙手可熱的概念。但是由於標準體係建立時間短,立項的標準較少,石墨烯材料分類、術語、檢測方法等方麵的國家標準、以及石墨烯產品的團體標準或行業標準都比較缺乏。致使市場上石墨烯相關產品魚目混珠,產品質量參差不齊的現象非常嚴重。很多企業實際根本不具備石墨烯規模化的生產能力,卻借助石墨烯概念過度炒作,嚴重影響了石墨烯產業的良性發展。因此,我國亟待建立石墨烯標準體係,包括石墨烯資源、石墨烯應用、環境保護、加工設備等不同方麵的標準體係覆蓋,以早日規範和指導石墨烯行業健康持續發展。
 
  中國石墨烯行業發展趨勢分析
 
  ——國家及地方利好政策加速產業化進程
 
  我國石墨烯的發展得到了國家和各級地方政府的大力扶持,自2012年起我國已經累計出台10多項石墨烯產業相關政策,並且支持力度仍在不斷加大。
 
  2016年8月,國務院出台的《十三五國家科技創新規劃》明確重點發展以石墨烯等為代表的先進碳材料。2017年1月,工信部、發改委、科技部、財政部聯合發布了《新材料產業發展指南》,對石墨烯、超導材料等提出了任務要求,提出大力發展石墨烯產業。2017年4月,科技部發布《十三五材料領域科技創新》,明確指出了石墨烯碳材料技術發展領域:單層薄層石墨烯粉體、高品質大麵積石墨烯薄膜工業製備技術,柔性電子器件大麵積製備技術,石墨烯粉體高效分散、複核與應用技術,高催化活性炭及材料應用技術。
 
  深圳、廣西、福建、四川、寧波、重慶、黑龍江、常州、無錫、寧波等地方政府均相繼出台了針對石墨烯產業的專項政策、發展規劃,並明確了未來的產業發展目標,廣西省還頒布了全國首個石墨烯係列地方標準以引導產業發展。隨著地方政府的積極介入,石墨烯產業已經初步形成政府、科研機構、研發和應用企業協同創新的“官產學研”合作對接機製,良性發展態勢有助於石墨烯企業充分享受地方政策、稅收優惠以及資金支持,未來產業化發展有望加速。
 
  2、性能優良且應用前景廣闊
 
  石墨烯具有許多先進材料所不及的優良性能。目前世界上納米材料的堅硬程度均不及石墨烯,其強度為鋼材的200倍;石墨烯具有多孔結構,比表麵積為2630m2/g,可與活性炭相媲美;石墨烯具有優異的導熱性能,其導熱率與碳納米管不相上下;石墨烯還具有優良的導電性,常溫下的載流子遷移率能夠達到矽的100倍,是目前世界上電阻最小的材料;石墨烯對光線的吸收率僅為2.3%,可以用來製造顯示器的屏幕等設備。
 
  石墨烯的應用領域十分廣泛。傳感器領域,石墨烯在傳感器領域已經得到廣泛的應用。石墨烯高反饋速度、極短的響應時間等特點極大的提升了傳感器的各項性能,並能製作出功能不同的傳感器。
 
  儲能和新型顯示領域,石墨烯之所以能夠作為透明導電的電極材料,是因為其擁有極好的透光性和導電性,其在柔性觸摸屏、光板、太陽能電池板等方麵得到了較多的應用。
 
  半導體材料領域,因為石墨烯有極好導電性,所以石墨烯有望代替矽。其極低的電阻率可以有效降低電路板中的電感現象,增強電子計算機的性能,減少耗電。
 
  生物醫學領域,石墨烯以及其衍生物在生物醫學領域起到了重要的作用。石墨烯具有易於固定蛋白質並保持其活性的特性,可以用來製作生物傳感器。石墨烯的批量化製備難題如果能夠得到有效解決,其在很多領域都將有更加廣闊的應用及發展空間。
 
  3、行業進入快速發展期
 
  經過近幾年的蓬勃發展,石墨烯產業正從導入期步入到成長期階段,我國石墨烯產業已經從基礎材料研發向應用產品開發方向轉變,目前國內從事石墨烯應用產品開發的企業眾多,從上市公司到初創企業紛紛涉足石墨烯領域;石墨烯製備技術,如氧化還原法和CVD漸成主流,目前石墨烯產品價格具備工業化使用的條件。
 
  另外,石墨烯在複合材料等領域的應用已日益成熟,市場增長快速,如手機觸摸屏、鋰離子電池、超級電容器以及增強塑料、防腐塗料、石墨烯溫控材料等複合材料領域;石墨烯屬於非標產品,瞄準高端應用市場,需要滿足下遊客戶定製化需求,與客戶關係密切,這也增加了市場的壁壘;近幾年來,圍繞石墨烯標準製定的工作也在緊鑼密鼓地進行著,標準的陸續出台亦將對石墨烯產業的快速健康成長發揮有力促進作用。
 
  4、產業集群逐步擴大
 
  從產業集聚度來看,國內目前的石墨烯公司大多分布在東部沿海一帶,尤其是長三角、珠三角、京津冀魯聚合區。其中,珠三角地區以深圳為核心,有著全國最好的石墨烯應用市場,在能源、新材料、電子信息、可穿戴設備、電動汽車等諸多領域產業集群發達。
 
  京津冀石墨烯產業聯盟也在積極整合三地資源,加速推進低成本石墨烯及裝備技術的產業化進程,形成京津冀戰略性新興產業高地。山東地區的石墨烯產業主要集中在青島和濟寧兩地。經過幾年的發展,山東省已初步形成從石墨烯原材料、設備到應用領域的產業鏈雛形。
 
  而江蘇作為國內較早發展石墨烯的省份,已形成“1+1+4”的產業創新格局,即以江蘇省石墨烯產業技術創新戰略聯盟為產學研合作載體,以江南石墨烯研究院、江蘇省產業技術研究院石墨烯材料研究所等為產業創新基地,在常州、無錫、泰州、南京四市形成石墨烯產業集群縱橫相連的產業創新布局。
 
  浙江省寧波市作為國內最早開展石墨烯研發和產業化的地區之一,已在石墨烯技術創新與產業發展方麵具備了顯著的先發優勢、深厚基礎和良好環境,在石墨烯微片和石墨烯薄膜的製備及應用領域均有多項突破,形成全鏈條發展模式。
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