全球石墨烯行業(yè)未來(lái)5-10年將進(jìn)入高速發(fā)展期

石墨烯的理論研究始于1947年，迄今已有70年的歷史。但真正能夠獨(dú)立存在的二維石墨烯晶體則是出現(xiàn)在2004年：英國(guó)曼徹斯特大學(xué)天文物理學(xué)教授AndreK.Geim領(lǐng)導(dǎo)的研究小組利用微機(jī)械剝離方法首次獲得了石墨烯。由于具有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)性能，有望在高性能納電子器件、復(fù)合材料、場(chǎng)發(fā)射材料、氣體傳感器、能量?jī)?chǔ)存等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，石墨烯近年來(lái)迅速成為材料科學(xué)和凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。

在石墨烯首次被發(fā)現(xiàn)后，關(guān)于石墨烯技術(shù)的研究不斷取得令人振奮的進(jìn)展。在石墨烯的制備領(lǐng)域，如何實(shí)現(xiàn)低成本、高質(zhì)量、可控生產(chǎn)是當(dāng)前研究熱點(diǎn);在石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域，則是半導(dǎo)體、電子、材料、生物工程等多點(diǎn)開(kāi)花。

石墨烯目前還處在研發(fā)階段，各國(guó)對(duì)于這個(gè)新興材料還處于一個(gè)專利布局期，尚還沒(méi)有出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化動(dòng)向，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈也還沒(méi)有形成。目前制備石墨烯的技術(shù)工藝不成熟，還沒(méi)有達(dá)到一致性的品質(zhì)，而且成品面積都非常小，不能適應(yīng)工業(yè)化應(yīng)用，但高達(dá)2000元/克的產(chǎn)品價(jià)格和廣闊的市場(chǎng)前景更是讓各方對(duì)石墨烯研究一直沒(méi)有停止過(guò)。

新興技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)政策的支持與引導(dǎo)。在2010年石墨烯發(fā)現(xiàn)者獲得諾貝爾獎(jiǎng)以后，不僅全球科研界競(jìng)相關(guān)注，各國(guó)政府也加大了石墨烯研發(fā)的支持力度，希望在這新一輪石墨烯研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的競(jìng)爭(zhēng)中搶占先機(jī)。在石墨烯大國(guó)中，歐盟及其成員國(guó)、美國(guó)、日本和韓國(guó)較先開(kāi)展相關(guān)的戰(zhàn)略部署，出臺(tái)了各項(xiàng)支持政策和研究扶持計(jì)劃，走在了全球石墨烯研究與產(chǎn)業(yè)化的前列。

石墨烯尚未形成產(chǎn)業(yè)化，售價(jià)非常的高，目前國(guó)內(nèi)的售價(jià)在2000元/克以上，接近于黃金價(jià)格的十倍左右。石墨烯憑借其特殊的物理結(jié)構(gòu)和特質(zhì)，在多個(gè)領(lǐng)域都將帶來(lái)革命性的變革，一旦量產(chǎn)必將成為下一個(gè)萬(wàn)億級(jí)的產(chǎn)業(yè)。

發(fā)達(dá)國(guó)家聚焦石墨烯功能器件研發(fā)和應(yīng)用，未來(lái)5-10年全球石墨烯市場(chǎng)將進(jìn)入高速發(fā)展期。美、歐、日、韓等地區(qū)密集發(fā)布政策，扶持石墨烯功能器件研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。歐美企業(yè)占據(jù)全球石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)，石墨烯制備技術(shù)，復(fù)合材料、核心電子元件等應(yīng)用產(chǎn)品保持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，亞洲石墨烯應(yīng)用市場(chǎng)前景向好。

數(shù)據(jù)顯示，2016年石墨烯全球市場(chǎng)規(guī)模為755萬(wàn)美元，隨著石墨烯制備技術(shù)進(jìn)一步推動(dòng)規(guī)模化應(yīng)用，五至十年內(nèi)市場(chǎng)將進(jìn)入高速發(fā)展期，到2020年市場(chǎng)規(guī)模可達(dá)到3.85億美元，2025年全球規(guī)模有望達(dá)到21.03億美元。

2016-2025年全球石墨烯前景及預(yù)測(cè)

根據(jù)石墨烯的不同特性和發(fā)展難度，我們總結(jié)了以下發(fā)展路徑：

◆首先，目前石墨烯粉體和薄膜產(chǎn)品己經(jīng)具備了量產(chǎn)的可能性，相對(duì)應(yīng)的如導(dǎo)電導(dǎo)熱添加劑、防腐散熱材料、復(fù)合材料及觸摸屏應(yīng)用領(lǐng)域也有望最早實(shí)現(xiàn)突破。

◆其次，石墨烯高導(dǎo)電性、高比容量和比表面積的特性己經(jīng)被嘗試用于改善超級(jí)電容的能量密度和充放電速度;另外由于其光線敏感度是普通傳感器的1000倍，傳感器應(yīng)用也有望作為中期目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

◆最后，石墨烯想象空間最大的領(lǐng)域是對(duì)硅的替代，成為下一代超高頻率晶體管的基礎(chǔ)材料，應(yīng)用于高性能集成電路和新型納米電子器件中。計(jì)算機(jī)速度的提升要求元件集成密度進(jìn)一步提高，然而硅在尺寸縮小方面己經(jīng)進(jìn)入瓶頸，IBM未來(lái)5年將投入30億美元在后硅時(shí)代技術(shù)部署，石墨烯為重要的技術(shù)方向之一。然而由于石墨烯本身為導(dǎo)體，單層石墨烯沒(méi)有帶隙(BandGap)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)邏輯電路必需的晶體管開(kāi)關(guān)功能，需要人工植入帶隙或采用復(fù)合材料的方法，工藝復(fù)雜性程度大幅提高，在微電子領(lǐng)域廣泛使用還有待時(shí)日。