前言:石墨烯憑借超高載流子遷移率和極高的導(dǎo)熱率,應(yīng)用滲透至多個(gè)領(lǐng)域,其中新能源領(lǐng)域?qū)⒊蔀樾袠I(yè)擴(kuò)張核心動(dòng)力。石墨烯制備技術(shù)多樣且不斷成熟,我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)規(guī)模效應(yīng)初顯,其中石墨烯粉體年產(chǎn)能快速突破、目前占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。整體來(lái)看,隨著供需兩端向好,我國(guó)石墨烯行業(yè)前景廣闊,預(yù)計(jì)2025年市場(chǎng)規(guī)模超450億元。
一、石墨烯應(yīng)用滲透至多個(gè)領(lǐng)域,其中新能源領(lǐng)域將成為行業(yè)擴(kuò)張核心動(dòng)力
石墨烯是由單層碳原子構(gòu)成的蜂窩狀二維原子晶體材料,穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)賦予其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),尤其是超高載流子遷移率和極高的導(dǎo)熱率,使石墨烯新材料深受市場(chǎng)青睞。
根據(jù)觀研報(bào)告網(wǎng)發(fā)布的《中國(guó)石墨烯行業(yè)現(xiàn)狀深度研究與發(fā)展趨勢(shì)分析報(bào)告(2025-2032)》顯示,目前石墨烯應(yīng)用已滲透至新能源電池(提升鋰電池能量密度與快充性能)、電子信息(柔性屏幕、傳感器)、生物醫(yī)療(藥物載體、理療設(shè)備)、復(fù)合材料(航空航天、汽車輕量化)、環(huán)保(污水處理、空氣凈化)及智能穿戴等多個(gè)領(lǐng)域,其中新能源領(lǐng)域?qū)⒊蔀槭┬袠I(yè)擴(kuò)張核心動(dòng)力。
石墨烯主要應(yīng)用情況
應(yīng)用領(lǐng)域 | 應(yīng)用情況 |
防腐涂料與復(fù)合材料 | 石墨烯的高比表面積和優(yōu)異的阻隔性能使其成為理想的添加劑。研究表明,石墨烯基防腐涂料在海洋、橋梁、石化等工業(yè)防腐場(chǎng)景中表現(xiàn)出色,其使用壽命可比傳統(tǒng)涂料延長(zhǎng)一倍以上。液相剝離法制備的石墨烯具有良好的分散性和與涂料的相容性,能夠在涂層中形成致密的屏障層,顯著提高防腐性能。 |
柔性電子與傳感器 | 石墨烯的高導(dǎo)電性、柔韌性和透明性使其成為柔性顯示、智能穿戴和印刷電子等應(yīng)用的理想材料。石墨烯油墨可用于制備柔性電極和導(dǎo)電線路,滿足高性能柔性電子器件的需求。液相剝離法制備的石墨烯在柔性電子器件的成膜和圖案化方面具有優(yōu)勢(shì),能夠?qū)崿F(xiàn)大面積、低成本制備。隨著柔性電子市場(chǎng)的快速發(fā)展,石墨烯在該領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。 |
新能源 | 石墨烯在鋰離子電池和超級(jí)電容器中具有重要應(yīng)用。石墨烯可用于鋰離子電池的負(fù)極材料、導(dǎo)電劑和隔膜涂層等環(huán)節(jié),提升電池的倍率性能、循環(huán)壽命和能量密度。此外,石墨烯與硅碳、固態(tài)電池的復(fù)合也成為研究熱點(diǎn),有望突破現(xiàn)有技術(shù)瓶頸,進(jìn)一步提升電池性能。隨著電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能市場(chǎng)的快速增長(zhǎng),石墨烯在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用將持續(xù)擴(kuò)大。 |
熱管理與散熱材料 | 石墨烯的高導(dǎo)熱性使其成為電子產(chǎn)品和汽車等領(lǐng)域的理想散熱材料。石墨烯導(dǎo)熱膜和填料可用于提高器件的熱導(dǎo)率、降低熱阻、提升散熱效率。散熱涂料的設(shè)計(jì)思路主要是利用石墨烯的高導(dǎo)熱性和良好的分散性,形成高效的熱傳導(dǎo)通道。然而,石墨烯在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨工藝挑戰(zhàn)和材料穩(wěn)定性問題,需要進(jìn)一步優(yōu)化制備工藝和材料性能。 |
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石墨烯的應(yīng)用符合新能源產(chǎn)業(yè)的升級(jí)趨勢(shì),如寧德時(shí)代與特斯拉合作項(xiàng)目通過石墨烯復(fù)合電極實(shí)現(xiàn)電池快充性能突破,充電十分鐘即可續(xù)航數(shù)百公里;氫能儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié),石墨烯氣凝膠儲(chǔ)氫罐商業(yè)化落地,使氫燃料重卡成本大幅降低。未來(lái)隨著電動(dòng)汽車與儲(chǔ)能市場(chǎng)持續(xù)發(fā)展,預(yù)計(jì)2025-2030年我國(guó)新能源領(lǐng)域?qū)κ┑男枨笳急葘?5%提升至60%以上。
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二、石墨烯制備技術(shù)逐步成熟,石墨烯粉體年產(chǎn)能快速突破、目前占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位
石墨烯制備技術(shù)多樣,主要包括機(jī)械剝離、化學(xué)氧化還原、化學(xué)氣相沉積(CVD)和物理法液相剝離等。
機(jī)械剝離法可獲得高質(zhì)量的單層石墨烯,但產(chǎn)量低、成本高,難以實(shí)現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn);化學(xué)氧化還原法通過氧化石墨生成氧化石墨烯,再還原為石墨烯,工藝簡(jiǎn)便、成本較低,但產(chǎn)物中常含有缺陷,影響其電學(xué)性能;CVD法可在金屬基底上生長(zhǎng)大面積高質(zhì)量石墨烯,適用于電子器件制造,但設(shè)備投資大、工藝復(fù)雜;物理法液相剝離利用超聲波或剪切力將石墨剝離成石墨烯,具有成本低、工藝簡(jiǎn)單、易于規(guī)?;葍?yōu)點(diǎn),適合大批量生產(chǎn)。
石墨烯制備技術(shù)分類
類別 | 簡(jiǎn)介 |
機(jī)械剝離法 | 機(jī)械剝離法可獲得高質(zhì)量的單層石墨烯,但產(chǎn)量低、成本高,難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn) |
化學(xué)氧化還原法 | 化學(xué)氧化還原法通過氧化石墨生成氧化石墨烯,再還原為石墨烯,工藝簡(jiǎn)便、成本較低,但產(chǎn)物中常含有缺陷,影響其電學(xué)性能 |
CVD法 | CVD法可在金屬基底上生長(zhǎng)大面積高質(zhì)量石墨烯,適用于電子器件制造,但設(shè)備投資大、工藝復(fù)雜 |
物理法液相剝離 | 物理法液相剝離利用超聲波或剪切力將石墨剝離成石墨烯,具有成本低、工藝簡(jiǎn)單、易于規(guī)?;葍?yōu)點(diǎn),適合大批量生產(chǎn) |
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機(jī)械剝離法、氧化還原法及化學(xué)氣相沉積(CVD)等工藝逐步成熟,石墨烯粉體年產(chǎn)能突破萬(wàn)噸級(jí),目前占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位,占比達(dá)90.7%;石墨烯薄膜產(chǎn)能達(dá)數(shù)百萬(wàn)平方米,占比9.3%。我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)規(guī)模效應(yīng)初顯。
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三、我國(guó)石墨烯行業(yè)前景廣闊,預(yù)計(jì)2025年市場(chǎng)規(guī)模將超450億元
隨著石墨烯材料制備技術(shù)不斷成熟,以及消費(fèi)電子、新能源、涂料等下游產(chǎn)業(yè)快速增長(zhǎng),我國(guó)石墨烯行業(yè)前景廣闊,預(yù)計(jì)2025年市場(chǎng)規(guī)模超450億元。
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