我國石墨烯薄膜產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢解析

一、石墨烯薄膜解析 石墨烯(graphene)由于結(jié)構(gòu)獨特、性能優(yōu)異、理論研究價值高、應(yīng)用遠(yuǎn)景廣闊而備受關(guān)注。氧化石墨烯是含有豐富含氧官能團的石墨烯衍生物，可通過化學(xué)氧化剝離廉價的石墨得到，再通過還原處理就可以制成石墨烯。 氧化石墨烯具有良好的水溶性，易于成膜。于是可以使用氧化石墨烯溶液成膜，再對氧化石墨烯薄膜進行還原處理而制成石墨烯透明導(dǎo)電膜，它是石墨烯重要應(yīng)用之一，石墨...更多

石墨烯是近年來最熱的新材料之一，用石墨烯制成的薄膜也因為具有良好的透明性、導(dǎo)電性以及柔性等優(yōu)點，在電子、光子及光電設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用范圍十分廣泛，具有很好的發(fā)展前景。

一、石墨烯薄膜產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

目前我國已經(jīng)實現(xiàn)了5寸、6寸石墨烯觸摸屏膜的生產(chǎn)，在小尺寸上技術(shù)逐漸走向成熟，有的企業(yè)甚至已經(jīng)研制出了長300mm、寬230mm的石墨烯透明導(dǎo)電膜。現(xiàn)在，石墨烯薄膜基本上可以滿足移動設(shè)備的觸控需求。

隨著個體企業(yè)產(chǎn)量的提升以及整個行業(yè)產(chǎn)業(yè)化的逐步推進，石墨烯的成本正在快速的下降，石墨烯薄膜的價格也有希望隨之降低，成本造成的劣勢會不斷減小。

2013年5月，全國首條石墨烯薄膜生產(chǎn)線在江蘇常州投產(chǎn);

2016年，全球規(guī)模最大的石墨烯薄膜生產(chǎn)線在重慶投產(chǎn)，年產(chǎn)量達100萬平方米;

2016年7月，國內(nèi)首條石墨烯薄膜連續(xù)生產(chǎn)線在江蘇常州建成。

除此之外，國內(nèi)不少企業(yè)依然看好石墨烯薄膜領(lǐng)域，并且有了一定的進展。

2016年，合肥微晶公司采用最新納米材料制造技術(shù)與工藝，推出新一代石墨烯納米銀線復(fù)合柔性透明導(dǎo)電膜并實現(xiàn)量產(chǎn)。

2017年4月，丹邦科技公司計劃在深圳市光明新區(qū)投資1個億，設(shè)立全資子公司深圳光明丹邦科技有限公司。根據(jù)資料顯示，全資子公司從事的領(lǐng)域?qū)⑸婕岸鄬邮┍∧ぁ?/p>

2017年7月，二維碳素將石墨烯高導(dǎo)電復(fù)合膜與彈性高分子材料高效復(fù)合，進而制備得到超柔性石墨烯復(fù)合導(dǎo)電膜，從根本上解決了現(xiàn)有的發(fā)熱膜柔性差、彎折性能不佳的短板，極大增強石墨烯發(fā)熱膜的可靠性和應(yīng)用范圍。

2017年7月，常州富烯科技股份有限公司石墨烯導(dǎo)熱膜研發(fā)及生產(chǎn)項目在西太湖科技產(chǎn)業(yè)園開工奠基。項目總投資2.26億元，建成投產(chǎn)后，將形成石墨烯導(dǎo)熱膜年產(chǎn)500萬平方米的規(guī)模。

二、石墨烯薄膜需求大

目前97%的透明導(dǎo)電薄膜市場都被摻錫氧化銦(ITO)占據(jù)，該透明導(dǎo)電薄膜有優(yōu)良的光電性能，具有低至10Ω/sq的方阻，并且在可見光范圍內(nèi)有90%左右的透明度。但是ITO透明導(dǎo)電薄膜也存在一定的缺點，例如：成本高;銦元素有毒不利于環(huán)保;延展性差，無法生產(chǎn)柔性電子器件。

目前市場上ITO的替代材料主要包括金屬網(wǎng)格和納米銀線，在國內(nèi)占比分別為10%和1.6%，而石墨烯膜的存量則小于1%，但金屬網(wǎng)格、納米銀線和ITO均有不同程度的缺陷，這給石墨烯提供了足夠的替代空間。

一般的液晶顯示屏?xí)p耗10%～25%的電量，石墨烯透明導(dǎo)電薄膜因為其透過率T≈90%，方阻Rs 100 kΩ/sq，可以減少電量損耗，并且石墨烯透明導(dǎo)電薄膜與ITO具有相近的功函(4.5 eV)，這使得其成為液晶顯示屏陽極的理想材料。

三、石墨烯透明導(dǎo)電膜研發(fā)現(xiàn)狀

石墨烯作為柔性透明導(dǎo)電膜展示出了很大的應(yīng)用潛力，現(xiàn)在，制備石墨烯透明導(dǎo)電膜主要有兩大種途徑：

1、自下而上地通過CVD得到高質(zhì)量的單層或少層石墨烯，或通過含苯環(huán)的分子前驅(qū)體高溫下交聯(lián)得到類石墨烯結(jié)構(gòu)，然后轉(zhuǎn)移到透明的目標(biāo)基底上;

2、自上而下的采用溶液的方法制膜，用的膜液是通過物理剝離得到的少層石墨烯分散液或通過化學(xué)法得到的氧化石墨烯溶液成膜后進行還原。

在基礎(chǔ)研究獲得突破的同時，石墨烯透明導(dǎo)電膜的大面積和規(guī)?；苽湓诮暌踩〉昧碎L足的進步：

2010年三星聯(lián)合成均館大學(xué)采用化學(xué)氣相沉積法，制備出了30英寸的單層石墨烯薄膜，重復(fù)轉(zhuǎn)移得到4層石墨烯薄膜，其透光率為90%，方塊電阻為30 Ω/sq。

日本索尼公司為提升石墨烯薄膜的產(chǎn)能，設(shè)計出卷對卷化學(xué)氣相沉積裝備，在1000 ℃的溫度下，通過支撐輥軸通電時銅箔受熱可制備長度100 m以上的石墨烯薄膜。

常州二維碳素科技有限公司在石墨烯透明導(dǎo)電膜制備領(lǐng)域開展了系統(tǒng)研究和應(yīng)用示范，目前年生產(chǎn)能力為20萬平方米。

中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院致力于大面積石墨烯規(guī)?；苽浼夹g(shù)及量產(chǎn)裝備的開發(fā)，相關(guān)成果轉(zhuǎn)化建立的重慶墨?？萍加邢薰?，其生產(chǎn)線可實現(xiàn)年產(chǎn)100萬平方米石墨烯薄膜，并在超薄柔性觸控屏等領(lǐng)域開展了應(yīng)用探索。

四、石墨烯市場推廣應(yīng)用問題

當(dāng)前國內(nèi)石墨烯虛火過旺的現(xiàn)象已經(jīng)引起了業(yè)內(nèi)人士的擔(dān)憂，部分涉足石墨烯薄膜領(lǐng)域的企業(yè)業(yè)績都不怎么理想。

當(dāng)今石墨烯市場，嚴(yán)格來說，其中的不少石墨烯企業(yè)還不能被稱為石墨烯企業(yè)。因為目前的產(chǎn)品高導(dǎo)熱石墨膜不屬于石墨烯類別，該產(chǎn)品只是里面用到了石墨的一個導(dǎo)熱性能。在應(yīng)用市場沒能全面打開之前，石墨烯公司必需做好現(xiàn)有的高導(dǎo)熱石墨膜，保證企業(yè)能夠穩(wěn)步發(fā)展。

石墨烯主要應(yīng)用于電子器件、儲能電池、傳感器、半導(dǎo)體、航天、軍工、復(fù)合材料、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域，雖然應(yīng)用很廣泛，但商業(yè)化應(yīng)用并不是很理想。

很多公司成立至今沒有實現(xiàn)盈利，主要原因是公司石墨烯產(chǎn)品還沒有實現(xiàn)規(guī)模化的應(yīng)用。石墨烯作為一種新型材料，市場還需要逐漸培育，目前石墨烯產(chǎn)品仍未實現(xiàn)大規(guī)?；a(chǎn)和應(yīng)用。已開發(fā)出石墨烯薄膜的企業(yè)也表示，鑒于石墨烯薄膜整體研發(fā)時間較短，下游產(chǎn)品應(yīng)用市場仍需較長時間的開拓。

現(xiàn)在，不少石墨烯企業(yè)仍面臨石墨烯材料的市場開發(fā)難度大、投入高、市場接受時間較長的風(fēng)險。

對于石墨烯薄膜企業(yè)而言，具有技術(shù)壁壘無疑是巨大的競爭優(yōu)勢，掌握領(lǐng)先的關(guān)鍵技術(shù)才能掌握市場的主動權(quán)。再加上石墨烯薄膜市場潛力目前已可見一斑，也給不同產(chǎn)業(yè)企業(yè)帶來了合作應(yīng)用的想象空間。