新材料之王——石墨烯应用方向日渐明朗 制备工艺优化是关键

　　“新材料之王”——石墨烯是目前最轻、最薄、强度最高、导电性和导热性最好的纳米级新材料，正在锂电子电池、生化传感器、超级电容器、催化剂及导电复合材料等领域开展应用。《中国制造2025》也进一步明确规划了未来石墨烯产业发展路径，总体目标将2020年形成百亿规模，实现石墨烯规模化制备，并在储能电光学器件等领域实现产业化。

　　电池领衔 石墨烯五大领域市场应用显现

　　石墨烯因在光、电、热、力等方面具有优异性能，极具应用潜力，但受石墨烯材料生产技术成熟度不高、产业化应用路径长等因素制约，市场化成效尚难显现。根据《中国制造2025》规划，到2020年将形成完善的石墨烯产业体系，届时，石墨烯在材料制备、应用开发、终端应用等关键环节的产业体系会基本建立，市场将会迎来爆发式增长。

深圳烯旺新材料科技股份有限公司营销中心总监罗天成

　　深圳烯旺新材料科技股份有限公司营销中心总监罗天成在接受《华强电子》采访时称，石墨烯从发现到今天，对照全球其他材料史发展历程，时间是非常之短，但发展却相当之快。因为石墨烯作为一种新型材料，由于其在强度、导电、导热等性能层面的卓越性，将会创造巨大的市场应用前景，中国乃至全球其他各国都在石墨烯技术和市场上发力推动。

　　在石墨烯巨大的市场应用中，已有锂电子电池、生化传感器、超级电容器、催化剂及导电复合材料等领域的研发应用，并在生物传感器、储能和新型显示领域以及半导体材料应用趋势。在半导体材料中，石墨烯被看着是最有潜力来替代硅，制造超微型晶体管，可以让处理器的运行速度提升数百倍。

丰域烯碳科技集团有限公司贸易部部长李春晓

　　丰域烯碳科技集团有限公司贸易部部长李春晓在接受本刊记者采访时称，在石墨烯的众多应用领域中，锂电子电池是目前研发应用最快的领域，因为这涉及到千家万户，这将会是新能源行业应用比较全面的新型材料;同时在半导体领域，石墨烯的应用前景也备受业界看好，市场量级会很大。

　　目前，石墨烯产业尚处于产业化初级阶段，石墨烯电池应用走在产业化前沿。从全球石墨烯研发专利来看，最为集中的前五个领域分别为锂电子电池、生化传感器、超级电容器、催化剂及导电复合材料。其中锂电子电池应用方面的专利数最多，为646件，占所有领域专利数的12.7%。可见石墨烯的应用研究在锂电池领域最为成熟，在产业化推广上的技术难度最低。

　　根据石墨烯在电子领域的下游需求情况与应用优势，石墨烯首先会在锂电池电极添加剂领域实现产业化。由于石墨的锂电池电极添加剂的研发技术较为成熟，并在合成控制方面具有优势。因而相比其他电子应用领域，石墨烯在电池领域产业化时间会是最早的;其次为导热膜及触摸屏，由于研发技术较为成熟，产业化预期会比柔性导电膜及超级电容提前到来。

　　李春晓告诉记者，现在石墨烯在电池中已经存在诸多应用，像汽车的动力电池现在就是采用了石墨烯，东旭光电也推出了石墨烯电池，但市场量级尚未成形，上下游产业链还不成熟。

　　“新的材料应用会有一个过程，包括上游的制备、下游的技术匹配性，这需要一个过程。”李春晓表示，石墨烯产业链不成熟，主要在于质量的不稳定、成本价格偏高以及与其它材料匹配性的问题。从上下游来看，上游石墨烯制备这块还不是很稳定，价格也偏高，下游的应用研发与其它材料应用比较，尚需要一个匹配的时间和周期去摸索。

　　罗天成进一步表示，因受应用技术影响，目前石墨烯整个产业尚未形成爆发式的增长，市场依旧处在初级阶段，但我们已经看到在石墨烯应用领域的趋势，包括烯旺科技在内的领先型石墨烯关联企业正在快速增长，受到消费市场和资本市场的青睐。

　　制备是产业化瓶颈 成本变化进入加速发展期

　　石墨烯产业化发展与产业链上游制备密不可分，上游制备的成熟度与成本的降低，是下游终端产业化应用的必要条件与提前，随着石墨烯应用产业化方向明确，上游制备技术也亟待突破。

　　目前石墨烯制备工艺包括化学气相沉积法(CVD)、氧化还原法、机械剥离法、溶剂热法等制，不同的制备方法生产出来的石墨烯质量也不相同，成本价格差距也很大。罗天成告诉记者，化学气相沉积法和氧化还原法较为成熟，前者主要用于制备石墨烯薄膜，后者用于制备石墨烯粉末，而氧化还原法制备成本最低。

　　“制备上面，还是价格和质量的矛盾。质量好的价格就贵，价格便宜的质量就差，氧化还原成本最低，但是质量很差。”李春晓称，在当前制备石墨烯主流的微机械剥离法、CVD及氧化还原法中，不同的方法制备出来的质量会不一样，价格也就随之变化。而决定石墨烯量产的关键因素是产品的尺寸，其次是制造成本与产品质量。氧化石墨还原法及CVD均可制得大尺寸的石墨烯，氧化石墨还原法虽然易导致石墨烯分子结构破坏但具有成本优势，CVD尽管成本较高但具有质量优势。

　　根据Graphenea统计，当前CVD法生产单层石墨烯的成本约为7欧元/平方厘米，未来几年内随着石墨烯生产工艺的成熟，生产成本将进一步降低。预计2020年，CVD法生产单层石墨的成本将降至0.07欧元/平方厘米。石墨烯生产价格的大幅降低，将使石墨烯导电剂突破成本瓶颈，从而以更加合理价格占领下游市场。

　　石墨烯不同的制备方法所带来的产品价格差距很大，李春晓认为，由于石墨烯生产的方式不同，导致价格跨度比较大，从每克1元到每克5000元都有，工艺路线不一样，价格成本也就不一样。当然，石墨烯整体制备工艺尚在不断完善，产品价格也在逐渐降低，具体还要看下游市场应用。

　　罗天成告诉记者，氧化还原法制备的石墨烯目前市场成本为每克3-5元，烯旺科技目前采用主流的石墨烯制备方法去结合产品应用，独创了领先世界的石墨烯发热膜专利技术，研发设计的石墨烯发热片、石墨烯智能理疗护具、石墨烯智能理疗服饰、家庭智能取暖设备已经形成了规模化生产线。此外，烯旺科技在多地设有专业的生产平台，形成了石墨烯发热膜、智能硬件、穿戴式产品的完整生产链。

　　如今，石墨烯行业的发展规模正在不断扩大，石墨烯的应用与电子领域已经实现融合。随着石墨烯制备技术日趋成熟，产业链下游市场需求将会加速打开，石墨烯的特性将得到更充分的挖掘，石墨烯的量产化及石墨烯应用化也会加快进程，石墨烯产业未来两年将进入加速发展期。（责编：振鹏）

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