芯片资讯
- 发布日期：2024-01-05 13:12 点击次数：171
一、石墨烯概述
1.定义
发现石墨烯的故事需要从石墨的结构说起。从晶格层面看石墨是三维层状结构，层内碳原子之间以共价键的形式连接，键长为0.142nm，作用力非常强，而层与层之间的间隔为0.335nm，以范德瓦尔斯力结合，范德瓦尔斯力并不是键合作用，相比共价键其作用力非常弱，因此石墨层与层之间可以很容易的滑动，这是石墨是一种很好的高温润滑剂的原因，也是它被用来做铅笔芯的原因。
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。其具有优异的光学、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。
2.发展历程
石墨烯的理论研究始于1947年，迄今已有70余年的历史。但真正能够独立存在的二维石墨烯晶体则是出现在2004年，英国曼彻斯特大学天文物理学教授Andre K. Geim领导的研究小组利用微机械剥离方法首次获得了石墨烯，标志着这一新型材料的问世。2017年至今，石墨烯已经在锂电池、太阳能、散热材料、电缆LED等行业有了较为广泛的应用。
我国石墨烯行业发展历程
资料来源：观知海内咨询整理（观知海内信息网）
二、产业链
石墨烯产业链的上游为石墨矿资源及生产设备;中游为石墨烯薄膜和石墨烯粉体制造;下游主要的应用以新能源、涂料、大健康、节能环保、化工新材料、电子信息等六大产业。
三、上游端分析
石墨是石墨烯生产的原材料，我国是全球最大的石墨生产国，但可开采储量仅为全球第二，占世界总储量的25%，静态可开采年限仅为116年，在全球主要的石墨生产国中，仅高于挪威。受2016年石墨资源开采相关环境法规变动的影响，中国的国内天然石墨产量由2016年的约78万吨减少至2017年的约62.5万吨。因受到键离子电池及电炉炼钢行业增长的驱动，国内产量稳步反弹，2019年升至70万吨。随着耐火材料、润滑剂及键离子电池等下游板块需求的日益增长，国内天然石墨生产有望持续增长。据资料显示，2021年我国天然石墨产量为72万吨，同比增长10.6%。截止到2022年我国天然石墨产量达73.5万吨，同比增长13.1%。
2016-2022年中国天然石墨产量及增速情况
资料来源：沙利文 观知海内咨询整理（观知海内信息网）
四、下游端分析
从下游应用领域来看，石墨烯导热系数高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率比铜或银更低，因此能应用于多个领域。数据显示，石墨烯在新能源领域应用占比最高达71.4%，在涂料、医疗健康、复合材料领域占比分别为11.4%、7.1%、7.1%。
中国石墨烯应用领域占比情况
资料来源：观知海内信息网
石墨烯的潜在应用非常广泛，被认为几乎涵盖材料科学的各个领域：在电子方面的应用，基于载流子迁移率极高，可以取代硅做晶体管等;在光学方面的应用，基于单层吸光率仅为2.3%，可以做透明电极、触控屏等；用作能源器件，基于其比表面积超高的性质，可以做超级电容器等；复合材料方面，基于其机械强度、导热、抗腐蚀等方面的性能，可以和金属、树脂、涂料等复合来提高它们的强度、导热能力和防腐性能等。
2022年中国石墨烯应用领域构成情况
资料来源：观知海内信息网
电容器是一种容纳电荷的器件，通常简称其为电容， 亿配芯城 用字母C表示，由两个相互靠近的导体在中间夹一层不导电的绝缘介质构成，在调谐、旁路、耦合、滤波等电路中起着重要的作用。
近年得益于我国信息化产业的发展，数码电子产品的更新换代速度越来越快，以平板电视（LCD和PDP）、笔记本电脑、数码相机等产品为主的消费类电子产品产销量持续增长，带动了电容器产业增长，市场规模不断增长。目前我国已经成为全球最大的电容器市场，占全球市场比重超过七成。数据显示，2021年我国电容器行业市场规模从2017年的992亿元增长到了1214亿元。数据显示，2022年我国电容器市场规模已达1268亿元，在全球市场中的比重高达77.3%，增速为4.45%。
2017—2022年中国电容器市场规模及增速
资料来源：观知海内信息网
五、行业现状
得益于近年来我国新能源、半导体等产业的迅速发展，石墨烯的需求量也随之不断增长，推动了行业规模的持续扩张。2019年中国石墨烯产业规模达163亿元（下游应用制品市场规模），2021年市场规模增长至265亿元，2022年中国石墨烯产业规模在335亿元左右。近几年来看，中国石墨烯产业规模已占全球的30%以上，并逐年提高。
2016-2022年中国石墨烯行业市场规模及增速
资料来源：观知海内信息网
相对于传统锂电池导电剂，石墨烯比表面积适中，导电性良好，在电池中充当导电网络的节点，在负极中，它不仅可以提高电极的导电性，而且可以提高负极的容量。数据显示，我国导电剂石墨烯市场规模在2020年达139亿元，同比增长44.8%，2022年我国导电剂石墨烯市场规模市场规模达191亿元。
2017—2022年中国导电剂石墨烯市场规模及增速
资料来源：观知海内信息网
六、发展趋势
石墨烯作为技术密集型的前沿新材料，前期产业培育以技术驱动为主，以“从上至下”的产业链发展模式为主，需石墨烯企业自行寻找和开拓市场，不利于产业的快速健康发展。近年来，随着石墨烯制备技术成熟化和产业应用多元化，石墨烯与各领域的融合持续深化，逐步由技术驱动转变为应用驱动。此外，突如其来的新冠疫情，更是激发了石墨烯在医疗健康领域的新应用，开辟了新的市场，行业迎来新的发展机遇。
石墨烯属于技术、人才和资金高度密集型的前沿新材料产业，只有跟下游应用深度融合，完全打开应用市场才能快速发展。石墨烯不仅与纺织鞋服、功能涂料、改性橡胶等传统产业发展关系密切，同时与电子信息、航空航天、新能源、生物医药等战略性新兴产业的发展也紧密相关，形成“共生共融、协同发展”的产业生态。“十四五”期间，我国石墨烯产业将进一步发挥改造提升传统产业、培育新兴产业的功能，与相关产业深度融合发展，加速推动我国石墨烯产业化进程，推动我国石墨烯行业快速发展。