2023年國內(nèi)石墨烯的發(fā)展分析

AnalysisoftheDevelopmentStatusofGrapheneinChina2023/8/13分享人-AbbottTEAM石墨烯在國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀分析CONTENT目錄石墨烯材料的特點(diǎn)及應(yīng)用01國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀02石墨烯技術(shù)研發(fā)與成果展示03政府對石墨烯產(chǎn)業(yè)的支持政策04石墨烯產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)及解決方案05國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)的未來前景展望06石墨烯材料的特點(diǎn)及應(yīng)用CharacteristicsandApplicationsofGrapheneMaterials11.石墨烯氧化還原法制備目前國內(nèi)主要采用的氧化還原法制備石墨烯的方法是石墨烯氧化法和還原法相結(jié)合。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截止到202年底，國內(nèi)已有超過30家石墨烯制備企業(yè)，年產(chǎn)量已達(dá)到數(shù)百噸。2.化學(xué)氣相沉積制備技術(shù)國內(nèi)多家高校和研究機(jī)構(gòu)在化學(xué)氣相沉積制備石墨烯方面取得了顯著進(jìn)展。該技術(shù)具有制備高質(zhì)量石墨烯單晶的優(yōu)勢，同時(shí)具備較高的生產(chǎn)效率。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)已有數(shù)十個(gè)實(shí)驗(yàn)室以該技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行石墨烯研究。3.機(jī)械剝離法制備技術(shù)機(jī)械剝離法是一種較為成熟的石墨烯制備技術(shù)，其原理是通過機(jī)械力剝離石墨烯層。目前，國內(nèi)已有多家企業(yè)采用機(jī)械剝離法進(jìn)行石墨烯制備。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)石墨烯市場年均增長率達(dá)到20%，機(jī)械剝離法在該市場中占據(jù)了相當(dāng)?shù)姆蓊~。石墨烯制備技術(shù)石墨烯的導(dǎo)電性能1.具有獨(dú)特優(yōu)勢石墨烯是一層厚度僅為原子級的二維材料，其導(dǎo)電性能優(yōu)于傳統(tǒng)材料。石墨烯的電子遷移率高達(dá)200,000cm2/(V·s)，是硅材料的100倍以上，使其成為高速電子器件的理想選擇。2.國內(nèi)石墨烯導(dǎo)電性能的研究進(jìn)展國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)在石墨烯的導(dǎo)電性能方面取得了長足進(jìn)展。通過多種制備方法，如機(jī)械剪切法、化學(xué)氣相沉積法和熱還原法，成功實(shí)現(xiàn)了石墨烯的大面積制備，并對其導(dǎo)電性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。3.石墨烯導(dǎo)電性能在應(yīng)用中的展望石墨烯的出色導(dǎo)電性能使其具備廣泛的應(yīng)用前景。在電子器件方面，石墨烯可以用于制作高性能晶體管、電子導(dǎo)線和柔性屏幕等；在能源領(lǐng)域，石墨烯可以應(yīng)用于太陽能電池和超級電容器，提高能源轉(zhuǎn)換和儲存效率；此外，石墨烯導(dǎo)電性能也有望在生物醫(yī)藥、催化劑和傳感器等領(lǐng)域得到應(yīng)用。NEXT石墨烯在電子設(shè)備中的應(yīng)用1.石墨烯在電子傳輸中的應(yīng)用和優(yōu)勢已經(jīng)取得了重要的進(jìn)展。其主要應(yīng)用領(lǐng)域電子傳輸。石墨烯的良好導(dǎo)電性和高遷移率使其成為理想的材料，可用于提高電子元件的性能。例如，石墨烯可以替代傳統(tǒng)的硅材料用于制造高性能的場效應(yīng)晶體管，使得晶體管具備更好的導(dǎo)電性能和更低的功耗。2.石墨烯用于非易失性存儲器此外，石墨烯還可用于電子存儲器件。其高載流子遷移率和優(yōu)異的電子傳輸性能使其成為理想的材料用于制造非易失性存儲器。石墨烯的高速讀寫性能以及長壽命特性使其在存儲器技術(shù)中具備重要應(yīng)用前景。3.石墨烯：柔性電子設(shè)備的理想材料石墨烯還被廣泛應(yīng)用于柔性電子設(shè)備領(lǐng)域。其極薄且柔韌的特性使其成為制造柔性電子產(chǎn)品的理想材料，如可折疊屏幕、柔性電池和柔性傳感器等。石墨烯的高導(dǎo)電性和透明性使其在這些柔性設(shè)備中具備了重要作用。4.石墨烯：未來電子設(shè)備的重要材料綜上所述，石墨烯在電子設(shè)備中的應(yīng)用前景廣闊。其高導(dǎo)電性、高遷移率、透明性和柔性特性使其成為改善電子元件性能和開創(chuàng)新型電子產(chǎn)品的理想材料。國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀TheDevelopmentStatusofDomesticGrapheneIndustry2石墨烯市場需求1.市場需求驅(qū)動國內(nèi)石墨烯發(fā)展市場需求是推動石墨烯發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。國內(nèi)石墨烯的發(fā)展在很大程度上受到市場需求的影響。當(dāng)前，國內(nèi)呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)：2.石墨烯：新興應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)注度持續(xù)升溫新興應(yīng)用關(guān)注度增加：隨著人們對高科技和新材料的需求不斷提高，石墨烯作為一種具有出色性能和潛力的新材料，受到越來越多行業(yè)的關(guān)注。特別是在電子、能源、醫(yī)藥等領(lǐng)域，石墨烯的應(yīng)用潛力被廣泛關(guān)注和研究。3.國內(nèi)石墨烯市場需求的一個(gè)方面這就是國內(nèi)石墨烯市場需求的一個(gè)方面。石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域1.電子領(lǐng)域石墨烯具有優(yōu)異的電導(dǎo)率和電子遷移率，可用于制造高性能的電子器件，如超級電容器、場效應(yīng)晶體管和透明導(dǎo)電薄膜等。這些應(yīng)用將為電子行業(yè)提供更快、更高效的電子設(shè)備。2.材料領(lǐng)域石墨烯是一種具有高度機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)越的導(dǎo)熱性能的二維材料。它可用于制造高強(qiáng)度材料、導(dǎo)熱材料和阻燃材料等。此外，石墨烯還可用于納米復(fù)合材料，提升其力學(xué)性能和導(dǎo)電性能，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車和建筑等領(lǐng)域。石墨烯技術(shù)發(fā)展1.石墨烯技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用國內(nèi)石墨烯技術(shù)在近年來取得了顯著的進(jìn)展。多個(gè)石墨烯研究院和研發(fā)團(tuán)隊(duì)被成立，積極致力于石墨烯的制備、性質(zhì)研究和應(yīng)用開發(fā)。石墨烯已經(jīng)被成功應(yīng)用于電子器件、儲能材料、傳感器和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域，為國內(nèi)工業(yè)升級和科技創(chuàng)新提供了新的契機(jī)。2.石墨烯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程國內(nèi)企業(yè)逐漸加大對石墨烯技術(shù)的投入與研發(fā)，推動了石墨烯產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。一些企業(yè)已經(jīng)成功制備出大規(guī)模的石墨烯產(chǎn)品，并建立了生產(chǎn)線和相應(yīng)的銷售渠道。此外，一些省市也積極引導(dǎo)和扶持石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展，制定了相關(guān)政策和規(guī)劃，為石墨烯產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供了有力支持。石墨烯技術(shù)研發(fā)與成果展示Researchanddevelopmentofgraphenetechnologyandachievementdisplay3石墨烯電子學(xué)材料科學(xué)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)材料柔韌性透明性催化活性吸附性能石墨烯的特性及應(yīng)用領(lǐng)域1.石墨烯研發(fā)投入不斷增加：近年來，中國政府對石墨烯研發(fā)的投入持續(xù)增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2019年，中國石墨烯研發(fā)投入已超過100億元人民幣。2.石墨烯研發(fā)成果豐碩：國內(nèi)石墨烯研發(fā)機(jī)構(gòu)及企業(yè)在功能材料、電子元器件、能源存儲等領(lǐng)域取得了一系列創(chuàng)新成果。其中，已申請的石墨烯相關(guān)專利數(shù)量超過500件，其中授權(quán)的專利超過200件，表明國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)在石墨烯領(lǐng)域的創(chuàng)新水平不斷提升。1.石墨烯產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大：目前，國內(nèi)已經(jīng)建立起一批規(guī)模較大的石墨烯生產(chǎn)企業(yè)，年產(chǎn)能已超過300噸。預(yù)計(jì)未來幾年，中國石墨烯年產(chǎn)量將會大幅增加。2.石墨烯產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展：國內(nèi)石墨烯產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于柔性顯示、電池材料、導(dǎo)熱材料、防腐材料等多個(gè)領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至202年，石墨烯產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模已超過100億元人民幣，預(yù)計(jì)未來仍將保持快速增長。石墨烯在國內(nèi)的研發(fā)投入與產(chǎn)出情況國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展國內(nèi)石墨烯研發(fā)進(jìn)展國內(nèi)石墨烯技術(shù)成果展示1.石墨烯技術(shù)在能源領(lǐng)域的應(yīng)用突破應(yīng)用領(lǐng)域廣泛：國內(nèi)石墨烯技術(shù)的快速發(fā)展，使得石墨烯在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。以能源領(lǐng)域?yàn)槔瑖鴥?nèi)石墨烯技術(shù)已成功應(yīng)用于鋰離子電池領(lǐng)域，提高了電池容量和循環(huán)壽命，并且正在為電池充電速度提供新的突破。2.石墨烯在能源領(lǐng)域的應(yīng)用突破20%同時(shí)，石墨烯在光伏領(lǐng)域的應(yīng)用也取得了重大突破，提高了光伏電池的轉(zhuǎn)換效率。數(shù)據(jù)顯示，目前國內(nèi)石墨烯在能源領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)超過了20%。政府對石墨烯產(chǎn)業(yè)的支持政策Governmentsupportpoliciesforthegrapheneindustry4國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀1.石墨烯產(chǎn)量持續(xù)增長，中國2025年產(chǎn)量或達(dá)100噸以上產(chǎn)量持續(xù)增長：2019年，中國的石墨烯產(chǎn)量達(dá)到了500噸，同比增長了40%。預(yù)計(jì)到2025年，中國的石墨烯產(chǎn)量將增加至100噸以上。2.中國石墨烯技術(shù)持續(xù)突破，領(lǐng)跑全球技術(shù)水平持續(xù)提升：中國在石墨烯領(lǐng)域的科研力量不斷增強(qiáng)，已經(jīng)取得了一系列的突破性進(jìn)展。目前，中國在石墨烯單晶、合成、復(fù)合材料等關(guān)鍵技術(shù)上處于世界領(lǐng)先地位。3.石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域廣泛拓展，中國在關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域具備競爭力應(yīng)用領(lǐng)域拓展廣泛：石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域在國內(nèi)不斷拓展，涵蓋了電子、能源、材料、生物醫(yī)藥等眾多領(lǐng)域。目前，中國在石墨烯電池、石墨烯超級電容器、石墨烯導(dǎo)熱材料等關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域具備較強(qiáng)的競爭力。技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用推廣國內(nèi)石墨烯發(fā)展的重要方面之一。目前，我國在石墨烯領(lǐng)域的研發(fā)和應(yīng)用方面取得了顯著進(jìn)展。1.技術(shù)研發(fā)方面在石墨烯的制備技術(shù)方面，我國已經(jīng)發(fā)展出多種高效、低成本的石墨烯制備方法。其中，化學(xué)氣相沉積（CVD）方法是最為常用的一種技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模、高質(zhì)量的石墨烯制備。截至202年，我國已申請并獲得了超過400項(xiàng)石墨烯相關(guān)專利，展示了我國在石墨烯技術(shù)研發(fā)方面的領(lǐng)先地位。2.應(yīng)用推廣方面石墨烯在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸擴(kuò)展，其中最為突出的領(lǐng)域包括電子器件、能源領(lǐng)域和材料科學(xué)。以電子器件為例，我國研發(fā)了多種石墨烯電子元器件，如石墨烯超級電容器、石墨烯場效應(yīng)晶體管等。這些器件在電子設(shè)備中具有更高的性能和更低的能耗，推動了我國電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。123政府設(shè)立了一系列創(chuàng)新資金以促進(jìn)石墨烯行業(yè)發(fā)展，例如國家自然科學(xué)基金、國家科技重大專項(xiàng)等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，政府在過去五年中為石墨烯項(xiàng)目提供了超過10億元的資金支持。為鼓勵石墨烯企業(yè)進(jìn)行技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新實(shí)踐，國家稅務(wù)部門對石墨烯產(chǎn)業(yè)給予了一系列稅收優(yōu)惠政策根據(jù)相關(guān)規(guī)定，石墨烯企業(yè)可以享受企業(yè)所得稅減免、研發(fā)費(fèi)用加計(jì)扣除等稅收優(yōu)惠政策由于石墨烯技術(shù)的高科技屬性和巨大市場潛力，越來越多的產(chǎn)業(yè)資本開始投資石墨烯產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，過去五年中，國內(nèi)石墨烯企業(yè)通過戰(zhàn)略融資和上市等方式融資超過50億元。政府創(chuàng)新資金支持稅收優(yōu)惠政策產(chǎn)業(yè)資本的積極介入創(chuàng)新資金及稅收優(yōu)惠Innovationfundsandtaxincentives石墨烯產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)及解決方案Thechallengesandsolutionsfacedbythegrapheneindustry5挑戰(zhàn)：生產(chǎn)成本高1.材料成本石墨烯生產(chǎn)過程中的原材料成本較高。以石墨為例，生產(chǎn)一段石墨烯需要高純度的石墨，其價(jià)格較昂貴，增加了生產(chǎn)成本。2.生產(chǎn)設(shè)備成本石墨烯的制備過程需要使用專業(yè)的設(shè)備和技術(shù)，這些設(shè)備的價(jià)格較高。例如，采用氣相沉積法制備石墨烯需要使用特殊的化學(xué)氣相沉積裝置，其價(jià)格高昂，對企業(yè)投資額增加了壓力。3.能源消耗石墨烯生產(chǎn)過程中需要進(jìn)行高溫?zé)峤獾葟?fù)雜步驟，耗能較大。這不僅增加了企業(yè)的能源成本，同時(shí)也對環(huán)境造成了一定的壓力。1.物理性能的提升石墨烯具有一系列獨(dú)特的物理性質(zhì)，如高導(dǎo)電性、高熱導(dǎo)性、極高的強(qiáng)度和彈性等。根據(jù)2021年的數(shù)據(jù)，國內(nèi)的石墨烯材料的導(dǎo)電性能達(dá)到約6x10^6S/m，比銅還要高出大約100倍。同時(shí)，石墨烯的熱導(dǎo)性能約為530W/mK，是硅及銅的約30倍。這些優(yōu)越的物理性能使得石墨烯在電子、能源、材料等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。2.成本的降低技術(shù)創(chuàng)新是降低石墨烯生產(chǎn)成本的關(guān)鍵。根據(jù)最新的數(shù)據(jù)，國內(nèi)石墨烯生產(chǎn)的成本已經(jīng)從過去的數(shù)十萬美元/千克降至數(shù)千美元/千克，降幅超過90%。這是由于國內(nèi)企業(yè)通過創(chuàng)新的生產(chǎn)工藝和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)和降低材料損耗的效果。這種成本的降低使得石墨烯在電子、光電、傳感器等領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用更加具有競爭力。以上兩個(gè)方面的數(shù)據(jù)明確展示了國內(nèi)石墨烯在物理性能提升和成本降低方面取得的顯著進(jìn)展，這些成果將進(jìn)一步推動石墨烯在國內(nèi)的發(fā)展。解決：技術(shù)創(chuàng)新降低成本挑戰(zhàn)：應(yīng)用領(lǐng)域狹窄1.石墨烯在鋰離子電池的應(yīng)用前景，50多家企業(yè)布局電池領(lǐng)域：石墨烯在鋰離子電池領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)有超過50家企業(yè)在石墨烯鋰離子電池方面進(jìn)行研發(fā)，主要集中在材料改性和電池性能優(yōu)化上。2.石墨烯材料提高電池性能，如能量密度、循環(huán)壽命和充放電速率研究表明，添加石墨烯材料可以提高電池的能量密度和循環(huán)壽命，同時(shí)提高充放電速率。例如，添加5%的石墨烯氧化物到正極材料中，可使鋰離子電池的容量提高30%以上。國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)的未來前景展望ProspectsfortheFutureofDomesticGrapheneIndustry6發(fā)展?jié)摿κ┦且环N具有極高導(dǎo)電性、熱傳導(dǎo)性和機(jī)械強(qiáng)度的二維材料，具有巨大的潛力在各個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)革命性的突破。以下是國內(nèi)石墨烯發(fā)展方面的一些具體數(shù)據(jù)，展示其巨大的發(fā)展?jié)摿Γ?.應(yīng)用領(lǐng)域廣泛石墨烯可應(yīng)用于電子器件、能源儲存、生物醫(yī)療、環(huán)境治理等多個(gè)領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)已有240多家企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)從事石墨烯研發(fā)與應(yīng)用，涉及領(lǐng)域達(dá)10余個(gè)。2.市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大據(jù)預(yù)測，到2025年，全球石墨烯市場規(guī)模將達(dá)到120億元人民幣。其中，國內(nèi)市場將占據(jù)相當(dāng)大的份額。目前，已有多家跨國公司在中國設(shè)立石墨烯生產(chǎn)基地，并逐步建立完善的供應(yīng)鏈體系。3.技術(shù)突破不斷中國科學(xué)家在石墨烯的制備、性質(zhì)調(diào)控和應(yīng)用研究等方面取得了重要突破，并獲得多項(xiàng)國際專利。例如，中國科學(xué)院物理