石墨烯行業的發展與未來
2004年,英國曼徹斯特大學教授安德烈·海姆(AndreGeim)和康斯坦丁·諾沃肖洛夫(KostyaNovoselov)成功地從石墨中分離出石墨烯。2010年,兩人借著在石墨烯方面的創新研究而獲得了諾貝爾物理學獎。之后,世界范圍內對石墨烯的研究、應用及投資快速升溫。
石墨烯,是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。應用于物理、材料、電子信息、計算機等眾多領域。具有較好的額導熱性、光學特性和穩定性。石墨烯雖然從合成和證實存在到今天只有短短十幾年的時間,但目前已經得到了較為廣泛的應用。
作為目前世界上已知的最薄、強度最高、導電性最好且擁有強大靈活性的碳材料,人們對石墨烯在新技術領域的應用充滿了想象。華為、三星、蘋果和谷歌等巨頭開始積累各種與石墨烯相關的專利,未來之戰已在實驗室打響。
石墨烯被稱為“黑金”,是“新材料之王”,石墨跟石墨烯只有一字之差,實際上石墨烯就是單層石墨片。把單層石墨片壘起來,壘到你可以看到就是石墨。而把石墨一層一層地剝下來,剝到最后就是石墨烯。石墨跟石墨烯的關系就是這樣。簡而言之,石墨烯就是一種純碳材料,百分之百的碳材料,是具有代表性的二維材料,其形狀表現為蜂窩狀、六角形結構的碳構成的二維平面,就是石墨烯。
石墨烯的性能優越:首先,石墨烯非常薄、導電性特別好。通俗來講,就是電子在石墨烯里面可以跑得非???。石墨烯優異的導電性能也決定其是一種非常好的導電材料。
其次,石墨烯的導熱性特別好,理論上它的熱導率可以到5300W/(m·K),而金剛石通常是2000W/(m·K)左右。石墨烯的導熱性是目前為止已知材料中最好的,運用石墨烯的導熱性,可以用來做散熱膜;同時因為石墨烯結構的特殊性,可以用來做發熱膜。比如國內現在有用石墨烯作畫的,這個畫既可以用來欣賞,也有加熱的功能。
此外,因為石墨烯導電性好且表面積特別大,所以目前國內比較多的做法是把石墨烯放到鋰離子電池中做添加劑。添加石墨烯后可以顯著提高鋰離子電池的性能、壽命以及循環次數。
中國對石墨烯領域發展的重視程度上升到前所未有的高度,在技術和產業化規劃發展方向上,達到了與世界一流水平同步。國內外諸多學者、專家、企業家和投資人都紛紛表示看好此項技術和材料的發展前景,使得近一年來,石墨烯相關概念無論在股票和資本市場上,還是技術創新領域,都不斷出現吸引眼球的亮點。
相對而言,我們比較關注石墨烯產品,而歐美等國則更多的是在宣傳石墨烯技術,其實這只是處在不同的階段。我們一般把它分成A、B、C三個階段,初級階段是產品、中期是技術,到最后肯定是產業化。
目前,我國石墨烯粉體和石墨烯薄膜已經可達量產,石墨烯粉體主要應用于油墨涂料、散熱材料和儲能領域;石墨烯薄膜主要用于導電、導熱材料、柔性顯示屏以及環保領域。
石墨烯產業鏈的上游為石墨礦資源;中游為石墨烯薄膜和石墨烯粉體;下游主要的應用有鋰電池材料、散熱材料、油墨涂料和超級電容等。
目前,我國石墨烯產業鏈的上游石墨烯礦產及制備公司有方大炭素、思泉新材和寶泰隆;中游石墨烯粉體和薄膜的生產公司有常州二維碳素、第六元素和中泰化學;下游用于領域眾多,目前較為廣泛的鋰電池領域的代表企業有貝特瑞新材料、東方碳素和南都電池;散熱材料領域的代表性企業有新綸科技和華高墨西;儲能材料領域代表性公司有正拓能源和欣旺達。
2015年到2018年,我國石墨烯產業處于高速發展期。據中國經濟信息社數據統計,2015年石墨烯市場規模僅為6億元,2018年我國石墨烯產業規模約為111億元,復合增長率高達117%。在高速發展后,從2019年開始石墨烯行業進入快速平穩發展期,增速有所降低。
2015-2020年中國石墨烯市場規模(單位:億元)
石墨烯的應用領域:
1、光電產品領域:以其非常好的透光性、導電性和可彎曲性,在觸摸屏、可穿戴設備、OLED、太陽能等領域中發揮作用。這也是目前公認Z可能首先實現商品化的領域。
2、能源技術領域:主要依賴于石墨烯超高的比表面積、超輕的重量和非常好的導電性。采用石墨烯的超級電容器,其極限儲能密度是現有材料的2~5倍左右,被稱作Z理想的電極材料。石墨烯的研究和產業化發展持續升溫,未來將會應用于鋰離子電池、鋰硫電池、薄膜分離、超級電容器等制造中。
3、功能復合材料:通過將石墨烯加入各種塑形基體,能夠制備出具有很好導電、導熱、可加工、耐損傷的特殊材料,在集成電路、散熱片、高韌性容器等方面有應用潛力。
4、微電子器件:未來的石墨烯半導體、石墨烯集成電路、THz器件等領域,可能需要利用石墨烯獨特的性質來發揮。
5、生物醫藥和傳感器領域:石墨烯對單分子的響應能力、承載抗體后的分子輸運能力都是其他傳感器不能實現的。
石墨烯作為材料的“新貴“,在生產制造上仍面臨著諸多挑戰。億富機械砂磨機,憑著高效率、低能耗,超細研磨精度等助力石墨烯的產業的發展。
NCT-30納米陶瓷砂磨機
技術特點:
1.研磨細度:50-1500nm;
2.采用特殊定制的密封件結構,安全無泄漏;
3.碳化硅內筒體,保證物料無污染;
4.PLC智能控制系統,智能觸摸屏操作;
5.可設定物料研磨溫度,保證產品質量安全;
6.可與電腦聯機,實現遠程控制;
7.可設定工作壓力,保證設備安全運行;
8.特殊的動態篩網出料,保證大流量,提高生產效率。