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石墨烯市场应用情况如何?2020年全球石墨烯市场调研分析

发表时间:2020-12-10 11:54

石墨烯是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。

英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯,因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法,薄膜生产方法为化学气相沉积法(CVD)。

2018年3月31日,中国首条全自动量产石墨烯有机太阳能光电子器件生产线在山东菏泽启动。

石墨烯市场现状及应用

石墨烯在复合材料等领域的应用已日益成熟,市场增长快速,如手机触摸屏、锂离子电池、超级电容器以及增强塑料、防腐涂料、石墨烯温控材料等复合材料领域;石墨烯属于非标产品,瞄准高端应用市场,需要满足下游客户定制化需求,与客户关系密切,这也增加了市场的壁垒;近几年来,围绕石墨烯标准制定的工作也在紧锣密鼓地进行着,标准的陆续出台亦将对石墨烯产业的快速健康成长发挥有力促进作用。

由于石墨烯在能源、材料等各大领域都具有巨大的应用潜力,世界各国对石墨烯都给予了很高的关注。随着石墨烯产业化方向的逐渐清晰,目前,全球已有80多个国家投入石墨烯的研发、生产。美国、欧盟、日本、韩国等相继发布或资助了一系列相关研究计划和项目。特别是欧盟制定了石墨烯旗舰计划,计划投入10亿欧元。不仅如此,IBM、英特尔、陶氏化学、三星等国际知名跨国企业纷纷将石墨烯及其应用技术作为长期战略发展方向,而且还涌现出了大批专门从事石墨烯研发、生产和应用的机构和企业。随着石墨烯制备技术进一步推动规模化应用,2025年全球石墨烯规模有望达到21.03亿美元。

据中国石墨烯产业联盟预计,到2020年,石墨烯在新能源行业的锂电池和超级电容市场规模将突破534亿元;电子信息行业的柔性显示和可穿戴领域,市场规模将突破267亿元;在复合材料市场的塑料、橡胶、涂料、导电油墨四大领域,规模将突破372亿元;在节能环保领域,将突破90亿元;在热管理领域,电子产品散热膜、LED散热材料、石墨烯发热膜等市场规模将突破341亿元;在生物医药领域方面,石墨烯应用于生物安全、纳米载药体系、基因治疗、生物监测以及生物成像和诊断方面,市场规模将突破91亿元。因此,柔性显示、锂电池和复合材料等领域是石墨烯未来产业化突破的重点领域。随着“工业4.0”提升为国家战略,石墨烯量产将加快石墨烯在智能终端、新能源汽车、复合材料加工、智能穿戴、洁净能源、航天军工、智能家居等领域的应用。

中国石墨烯产业联盟预计,到2020年,石墨烯产业化规模将取得突破,全球石墨烯材料市场将达1000亿元,分布在新能源、电子信息、复合材料、节能环保、热管理、生物医药等各领域。未来10年内,石墨烯主要作为改性材料来提高传统材料与功能器件的性能,主要应用领域包括动力电池/超级电容、防腐涂料、改性化纤、改性橡塑材料和导热散热材料等,其价值在于支撑传统产业升级换代。未来10-20年,石墨烯将在柔性电子产业领域将发挥关键作用,在柔性显示、柔性传感、可穿戴设备等领域催生变革性技术和新兴产业,预计到2030年,石墨烯相关材料和技术将可以直接转换成为消费品,走到消费者身边。未来20年之后,石墨烯作为下一代高频晶体管核心材料的技术将走向成熟,由此在电子信息技术领域引发颠覆性技术革命。

未来中国的石墨烯市场将占据全球石墨烯市场份额的一半以上,成为全球石墨烯行业发展最强有力的推动力量,在全球石墨烯市场上占据主导地位。

2020全球石墨烯市场调研分析

石墨烯产业化在中国起步早,发展迅速,得益于科研单位和政府的政策支持,以及相关产业资金的大力投入,目前中国在石墨烯的研发上处于领先水平,已申请超过2200项专利,占世界的三分之一。不过尽管目前在低端领域生产及应用已初具规模,但量产成熟尚需5至10年。正如福建省石墨烯专项规划指出的,目前石墨烯产业发展尚未形成完整链条,石墨烯低成本规模化绿色制备技术存在瓶颈,针对不同应用产品的修饰、改性、复合、集成、功能化等技术仍需要提高,下游应用产品低端化、种类较少、规模不大,缺乏杀手级应用。以石墨烯电池为例,当前石墨烯电池推向市场不仅受价格因素的制约,在生产工艺上、实用性等方面也还有很长的路要走。


1、国际石墨烯专利申请态势

在各国政府及企业积极投入下,石墨烯的研究进展取得突飞猛进。数据显示,2010年开始,石墨烯这种世界上最薄且最坚硬的材料激起了全世界的研发热潮,专利申请数量开始持续大幅增长,2017年达到13240件,热度至今不减。

2、国际石墨烯技术专利布局

全球已有80多个国家投入石墨烯的研发、生产。美国、欧盟、日本、韩国等相继发布或资助了一系列相关研究计划和项目。特别是欧盟制定了石墨烯旗舰计划,计划投入10亿欧元。不仅如此,IBM、英特尔、陶氏化学、三星等国际知名跨国企业纷纷将石墨烯及其应用技术作为长期战略发展方向,而且还涌现出了大批专门从事石墨烯研发、生产和应用的机构和企业。

现阶段,各国的支持政策大多集中在石墨烯中游产业链上,欧美等发达国家前期支持政策主要集中于石墨烯基础研究和高端应用产品开发。而未来的5到10年,随着石墨烯产业化进程的加快及其展现市场价值的飙升,各国政府将进一步加大对石墨烯下游应用的政策支持,推动石墨烯产业化发展。可以预见,随着石墨烯制备技术的逐步成熟和应用研发的逐步扩展,在各国政府和企业的大力推动下,研发成果转化与产业化将发展迅速。

3、石墨烯专利国家/地区分布情况

世界范围内石墨烯的相关研究成果主要集中在以英法德为代表的欧洲、中日韩为代表的东亚和以美国为主的北美洲。其中,中国处于技术原创国的首位,其专利受理数量大幅领先于随后其他各国家/地区,占据了58%的份额;韩国、美国、日本紧随其后,也是该项技术的主要技术原创国。

图表:全球石墨烯专利最早优先国家/地区分布(单位:%)

资料来源:网上公开资料



文章分类: 行业新闻
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