石墨烯是有机物吗?2020石墨烯行业发展现状及市场前景规模预测

WuYaNan

近几年石墨烯材料市场火热,概念股纷纷涨停,未来石墨烯行业前景如何呢?据悉,石墨烯是一种只有一个原子厚的二维碳膜,是由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。虽然名字里带有石墨二字,但它既不依赖石墨储量也完全不是石墨的特性:石墨烯导电性强、可弯折、机械强度好等特性,是目前新兴能源材料,市场前景广阔。未来,石墨烯有可能会成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的超级计算机,碳元素更高的电子迁移率可以使未来的计算机获得更高的速度。

石墨烯是有机物吗?

通常把含碳元素的化合物叫做有机化合物,简称有机物。其组成中除含有碳外,还通常含有H、O、S、N、P等。有机物中一般含有碳元素,组成中含有碳元素的物质不一定是有机物。

石墨烯是碳的同素异形体,目前对于石墨烯的发现和使用,也没有看到石墨烯在生命体中参与代谢,衍生等。

石墨烯应用领域:

1.可作为液晶显示材料。石墨烯是一种“透明”的导体,可以用来替代现在的液晶显示材料,用于生产下一代电脑、电视、手机的显示屏。

2.制造新一代太阳能电池。石墨烯透明导电膜对于包括中远红外线在内的所有红外线的高透明性,是转换效率非常高的新一代太阳能电池最理想材料。

3.制造光子传感器。去年 10 月,IBM 的一个研究小组首次展示了他们研制的石墨烯光电探测器。

4.制造医用消毒品和食品包装。中国科研人员发现细菌的细胞在石墨烯上无法生长,而人类细胞却不会受损。利用石墨烯的这一特性可以制作绷带,食品包装,也可生产抗菌服装、床上用品等。

5.创制“新型超强材料”。石墨烯与塑料复合,可以凭借韧性,兼具超薄、超柔和超轻特性,是下一代新型塑料。

6.石墨烯适合制作透明触摸屏、透光板。

7.制造晶体管集成电路。石墨烯可取代硅成为下一代超高频率晶体管的基础材料,而广泛应用于高性能集成电路和新型纳米电子器件中。

8.制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、制造出超坚韧的防弹衣,具有军事用途。

石墨烯发展历程:

2004年,英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃消洛夫(Konstantin Novoselov)发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。

2009年,安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫在单层和双层石墨烯体系中分别发现了整数量子霍尔效应及常温条件下的量子霍尔效应,他们也因此获得2010年度诺贝尔物理学奖。

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,该项目主要生产可在弱光下发电的石墨烯有机太阳能电池(下称石墨烯OPV),破解了应用局限、对角度敏感、不易造型这三大太阳能发电难题。

2018年6月27日,中国石墨烯产业技术创新战略联盟发布新制订的团体标准《含有石墨烯材料的产品命名指南》。这项标准规定了石墨烯材料相关新产品的命名方法。

根据中研普华研究院《2020-2025年中国石墨烯行业全景调研与发展战略研究咨询报告》显示:

2020石墨烯行业现状及市场规模预测

在国家政策引导下,各地纷纷布局石墨烯。目前,中国石墨烯全产业链雏形初现,覆盖从原料、制备、产品开发到下游应用的全环节,已基本形成以长三角、珠三角和京津冀鲁区域为集合区,多地分布式发展的石墨烯产业格局。

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。

石墨烯企业分布

目前中国已经基本形成以长三角、珠三角和京津冀鲁区域为聚合区,多地分布式发展的石墨烯产业格局。我国石墨烯产业化势头强劲,多个具有石墨烯特色的产业创新中心已露雏形。尤其是长三角地区,“东方碳谷”常州因其石墨烯相关产业的高度集聚而备受关注,宁波有中科院宁波材料所作为支撑,外加上海高校与科研院扎实的科研能力,三地之间协同发展、优势互补,石墨烯生产制备技术不断取得突破,应用产业化步伐迅速。截至2018年,全国各地在建或已建成的石墨烯研究院或产业基地已超过20家,除了常州、北京、无锡等先发城市,四川攀枝花、陕西宝鸡、哈尔滨等紧跟上步伐。

截至2017年12月底,在工商部门注册的营业范围包含石墨烯相关业务的企业数量达4800多家。这些企业主要集中于石墨烯研发、销售、制备、技术服务等方面,其中,应用环节集聚企业最多,2017年占比达到39%;研发、制备、技术服务企业数量比重也超过10%。

石墨烯市场发展前景如何?

石墨烯作为新材料产业的先导,在带动传统制造业转型升级,培育新兴产业增长点,推动大众创业、万众创新的作用越来越显著。据相关统计数据显示,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约280亿元,未来五年年均复合增长率约70.48%,发展势头十分迅猛。

公开数据显示,目前全球石墨烯年产能已达到百吨级。业内预计,未来五年到十年,石墨烯年产能将达到千吨级。到2020年,石墨烯产业化规模将取得突破,并达到千亿级别。其中,新能源市场规模将突破534亿元,复合材料市场规模将突破372亿元,电子信息行业市场规模将突破267亿元。

未来石墨烯产业的市场潜力和发展空间可谓超乎想象,欧盟、中国、美国、英国、韩国等纷纷将这一具有革命性意义的新材料研究提升到了战略高度,并投入巨资加快石墨烯的技术研发和产业化发展。

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