中國儲能網(wǎng)訊：隨著世界石墨烯研究熱潮引發(fā)了國內(nèi)外制備科學(xué)家的關(guān)注，十年內(nèi)共有十余種石墨烯制備方法問世，但機(jī)械剝離法、化學(xué)氣相沉積法（CVD）、外延生長法和氧化石墨還原法這四種是目前石墨烯制備的主流方法。
全球石墨烯產(chǎn)業(yè)仍處于中游專利布局階段，下游產(chǎn)業(yè)鏈尚未形成，石墨烯需求以初級低端應(yīng)用和概念炒作為主。這兩點(diǎn)共同導(dǎo)致目前石墨烯在全球石墨礦產(chǎn)資源應(yīng)用中仍屬于非主流應(yīng)用。石墨烯作為“替代材料”還有很長的道路要走。
石墨烯為何成為如今的新材料熱點(diǎn)
石墨烯在光學(xué)、力學(xué)、電學(xué)方面均具有比其他材料更優(yōu)異的性能，在各個領(lǐng)域都有非常好的前景且應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，因此石墨烯在近兩年成為新材料和新能源等高新領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)。
在政策方面，2016年國家公布的“十三五”規(guī)劃第二十三章中，國家明確了石墨烯在戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)中重要性，石墨烯作為高端材料進(jìn)入到“十三五”產(chǎn)品目錄。另外，在工信部頒布《中國制造2025》中，國家確定了石墨烯材料技術(shù)發(fā)展路線規(guī)劃。
近兩年在國內(nèi)先后建立了4個石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新基地，國家領(lǐng)導(dǎo)人也多次實(shí)地考察石墨烯產(chǎn)業(yè)化情況。這都說明了國家在石墨烯產(chǎn)業(yè)扶持上是不惜余力的。
政策引導(dǎo)和產(chǎn)業(yè)升級的雙重驅(qū)使下，我國石墨烯已實(shí)現(xiàn)初級階段的應(yīng)用，石墨烯作為導(dǎo)電漿料和防腐涂料的下游應(yīng)用已經(jīng)初步形成規(guī)?；?，而且具備一定的市場發(fā)展空間。經(jīng)過對石墨烯相關(guān)企業(yè)調(diào)研后，我們發(fā)現(xiàn)石墨烯制備成本和石墨烯下游應(yīng)用技術(shù)不足，制約了目前石墨烯向更深的階段發(fā)展。
◆石墨烯為何是所謂的“新材料之王”
石墨烯主要是從鱗片狀石墨中剝離出的具有單層碳原子結(jié)構(gòu)的平面晶體材料，與其他石墨材料不同的是其碳原子是按照二維周期蜂窩狀點(diǎn)陣排列。
按照碳原子層數(shù)分類可分為：單層石墨烯（單個碳原子層）、多層石墨烯（2-10個碳原子層）及石墨烯微片（10＜碳原子層＜100um）。
單層石墨烯是目前世界上已知最薄卻最堅硬的納米材料。石墨烯在光學(xué)、力學(xué)、電學(xué)方面均有比其他材料更優(yōu)異的性能。
在力學(xué)方面，石墨烯是人類已知最強(qiáng)最高的物質(zhì)，強(qiáng)度約為180GPa，是普通鋼材的100倍。此外，石墨烯還具有良好的韌性，單位面積石墨烯片可承受4kg重量，可見其韌性相當(dāng)于碳纖維的20倍；
在熱學(xué)方面，石墨烯自身的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到5300W/m˙K，是室溫下最好的導(dǎo)熱材料，導(dǎo)熱性能是碳納米管的1.51倍，是銅的13倍；
在電學(xué)方面，石墨烯是室溫下最好的導(dǎo)電材料，由于其特殊的能帶結(jié)構(gòu)使常溫下電子運(yùn)動干擾小，傳輸質(zhì)量大幅提高。
石墨烯的電學(xué)性能突出表現(xiàn)在高載流子遷移率及高電流密度，其載流子遷移率達(dá)15000c㎡/V˙s，相當(dāng)于商用硅片的10倍。電流密度耐性為2億A/c㎡，相當(dāng)于銅的100倍。
綜合分析石墨烯的各類性能及特性，石墨烯作為替代材料在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用具有一定優(yōu)勢，也是石墨烯被稱為“新材料之王”的原因。
石墨烯的應(yīng)用現(xiàn)狀及未來展望
1石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域
石墨烯的特性使得其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，石墨烯除具有上文闡述的熱學(xué)、力學(xué)及電學(xué)性能外，還具有幾類特殊功能如低溫吸氫、常溫?zé)o散射、應(yīng)變傳感等，這使得石墨烯能用于制作吸氫材料、無散射傳輸器件、應(yīng)變傳感器、雙極半導(dǎo)體和類催化劑等。
綜合分析石墨烯的各類性能，將來運(yùn)用的領(lǐng)域?qū)謴V闊，主要集中在電子行業(yè)及化工行業(yè)，尤其是在電子行業(yè)的鋰電池電極、觸摸屏、超級電容領(lǐng)域和化工行業(yè)的涂層、保險、吸附、淡化領(lǐng)域等。
2石墨烯目前應(yīng)用領(lǐng)域潛在爆發(fā)點(diǎn)
2.2.1石墨烯動力電池行業(yè)
隨著新能源交通工具逐步替代內(nèi)燃機(jī)交通工具的進(jìn)程加快，鋰離子電池被認(rèn)為是現(xiàn)代材料和新能源科學(xué)的經(jīng)典能源。但是動力電池的充放電性能和儲能性能一直是制約新能源行業(yè)發(fā)展的主要障礙。
石墨烯優(yōu)異的電子遷移率性質(zhì)和極低的電阻率使得其作為鋰電池正負(fù)極材料或鋰電池正負(fù)極導(dǎo)電劑，將有效改善鋰電池電極循壞性能，提高充電速度和儲能性能。
石墨烯作為電池電極材料生產(chǎn)的動力的電池仍處于試驗階段，但我國石墨烯的鋰電池電極添加劑的研發(fā)技術(shù)已經(jīng)較為成熟，通過石墨烯導(dǎo)電漿劑包裹磷酸鐵鋰等正極材料，從而增加電池充電速度替代其他碳材料導(dǎo)電劑，加入石墨烯導(dǎo)電劑的電極導(dǎo)電性能是添加碳納米管導(dǎo)電劑的10倍，是添加導(dǎo)電炭黑導(dǎo)電劑的40倍。
目前中國電池企業(yè)已經(jīng)嘗試使用石墨烯漿料作為導(dǎo)電劑使用，具備一定的市場空間。例如，比亞迪目前每月約采購石墨烯漿料500噸。隨著全球動力鋰電池市場規(guī)模逐漸擴(kuò)大，我國2017年預(yù)計動力鋰電池擴(kuò)增產(chǎn)能約為15.2Gwh，而15年國內(nèi)動力鋰電池總產(chǎn)能為18.97Gwh，產(chǎn)能擴(kuò)張將近80%，正極包覆材料需求21萬噸。
因此如果2017年石墨烯漿料作為動力電池正極包覆材料占總包覆材料中的3%，按每噸8萬元計算，2017年石墨烯漿料市場規(guī)模將達(dá)到5億元，隨著動力鋰電池產(chǎn)能的釋放和石墨烯包覆材料滲透率的增加，預(yù)計未來三年市場規(guī)模將保持100%以上的增速，石墨烯漿料在動力鋰電池電極包覆方面的應(yīng)用市場規(guī)模將超過40億元，如果在未來十年石墨烯漿料替代所有正極包覆材料的需求，石墨烯漿料的市場規(guī)模將超過200億元。
小結(jié)，國內(nèi)石墨烯導(dǎo)電漿料作為鋰電池正負(fù)極包覆材料技術(shù)比較成熟，動力電池企業(yè)已經(jīng)開始石墨烯漿料的使用，具備一定的市場空間。
但石墨烯材料作為電池電極的技術(shù)仍然不成熟，因此目前石墨烯結(jié)合動力鋰電池的應(yīng)用的潛在爆發(fā)點(diǎn)在于石墨烯導(dǎo)電劑應(yīng)用。
2.2.2石墨烯復(fù)合材料行業(yè)
石墨烯本身的特性通過與其他材料復(fù)合，可以改變原有材料的特性，可發(fā)揮原有材料更大的優(yōu)勢。
◆橡塑塑料復(fù)合（石墨烯粉體）
將石墨烯粉體加入橡膠、塑料等基底中可以提高基底材料的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性以及強(qiáng)韌度，對材料進(jìn)行綜合改性，例如增強(qiáng)塑料、防靜電塑料、導(dǎo)熱塑料。
◆金屬、半導(dǎo)體材料、高分子材料復(fù)合（石墨烯油墨）
將石墨烯油墨與基地材料進(jìn)行復(fù)合：金屬及其化合物，如金、銀、銅、鋁等；半導(dǎo)體材料，如硅、鍺等；導(dǎo)電高分子和小分子，如石墨等。
使得減低基地材料的電阻、增加導(dǎo)電性、光學(xué)透明性以及強(qiáng)度韌性。在各類導(dǎo)電線路以及傳感器、無線射頻識別系統(tǒng)、智能包裝、醫(yī)學(xué)監(jiān)視器等電子產(chǎn)品中有廣泛應(yīng)用。例如，國家電網(wǎng)電纜內(nèi)部導(dǎo)電體多采用銅線，如果以鋁線作為導(dǎo)電體將會降低成本，將石墨烯油墨與鋁線復(fù)合將會增加鋁線的導(dǎo)電性和強(qiáng)度韌性，從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)銅線。
◆防腐涂料復(fù)合（石墨烯粉體）
防腐涂料中添加石墨烯后，石墨烯能夠形成穩(wěn)定的導(dǎo)電網(wǎng)格，有效提高鋅粉的利用率。從實(shí)際效果來看，添加約5%的石墨烯粉，可減少50%鋅粉的使用量。
同時，石墨烯涂層能在金屬表面與活性介質(zhì)之間形成物理阻隔層，對基底材料起到良好的防護(hù)作用。我國石墨烯復(fù)合防腐涂料技術(shù)已經(jīng)非常成熟，在2015年該技術(shù)已應(yīng)用于海上風(fēng)電塔筒的防腐，石墨烯復(fù)合防腐涂料可以耐腐蝕長達(dá)125天，是普通重防腐涂料的3倍，而且鋅粉的使用量是普通重防腐涂料的三分之一。
未來石墨烯在石油化工行業(yè)和電力行業(yè)的建筑、船舶、鐵道、橋梁碼頭、集裝箱等防腐涂料方面將具有更廣闊的市場空間。
小結(jié)，我國石墨烯在復(fù)合材料方面應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)較為成熟，基底材料通過和石墨烯復(fù)合進(jìn)行改性，表現(xiàn)出更優(yōu)異的性能。石墨烯復(fù)合材料技術(shù)目前已經(jīng)走向應(yīng)用，預(yù)計其在橡塑、半/導(dǎo)電材料和防腐涂料方面的應(yīng)用在2017年市場空間將達(dá)到6億元。
不過，隨著石墨烯應(yīng)用滲透率的上升和石墨烯在復(fù)合材料中的用量影響，在未來三年預(yù)計石墨烯復(fù)合材料應(yīng)用市場規(guī)模將超過50億元，因此石墨烯復(fù)合材料應(yīng)用是近期石墨烯產(chǎn)業(yè)化潛在爆發(fā)領(lǐng)域。
3石墨烯未來潛在應(yīng)用展望
2.3.1石墨烯觸控屏應(yīng)用
石墨烯觸控屏產(chǎn)品已出，將部分取代ITO觸控屏。當(dāng)前市場中的觸控產(chǎn)品以ITO（氧化銦錫）為主。但與之相比,石墨烯觸控屏的性能更出色，且具有柔韌和寬溫度適應(yīng)性兩大特點(diǎn)。
當(dāng)前，國內(nèi)外均已有石墨烯觸控屏研發(fā)成功并投產(chǎn)，韓國三星公司和成均館大學(xué)在研究制造了63厘米寬的純石墨烯，并用該石墨烯制造了柔性觸控屏；國內(nèi)二維碳素、第六元素均已經(jīng)有傳感器、觸控組件量產(chǎn)。
觸控屏市場規(guī)模巨大，石墨烯觸控需求有望快速增長。全球觸控屏市場規(guī)模巨大，我國觸控屏規(guī)模從2013年8億片增加到2015年12億片，預(yù)計2017年產(chǎn)量規(guī)模將達(dá)到20億片。目前，石墨烯觸控屏的技術(shù)已經(jīng)相對成熟，2016年我國自研的首款石墨烯手機(jī)問世，其可以任意彎曲，不僅解決傳統(tǒng)手機(jī)ITO屏剛性易碎的問題，并且石墨烯透光性很強(qiáng)因此顯示效果也比傳統(tǒng)ITO屏更清晰，另外重量只有200克。
但是目前石墨烯制備量產(chǎn)成本是制約該技術(shù)發(fā)展的其中一個因素。因此，隨著石墨烯工業(yè)化量產(chǎn)成本進(jìn)一步降低，同時柔性屏幕需求以及應(yīng)用場景的提高，石墨烯觸控組件有可能在未來替代所有現(xiàn)有傳統(tǒng)ITO觸控屏，預(yù)計在未來將達(dá)到千億以上的市場空間。
2.3.2石墨烯超級電容器
超級電容器是一種能量存儲和功率補(bǔ)償?shù)钠骷?，在混合動力、移動通訊、?yīng)急電源、國防科技等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。電極材料是其生產(chǎn)的關(guān)鍵部分，占整個電容器生產(chǎn)成本的40%左右，目前超級電容器電極材料應(yīng)用最廣泛的是碳材料，包括活性炭和碳納米管等。
其中活性炭的內(nèi)部孔徑結(jié)構(gòu)控制比較難，比表面積利用率低，電化學(xué)性能不穩(wěn)定；其次，碳納米管的價格比較昂貴（400元/克），而且難以純化，從而極大地影響了碳納米管在超級電容器中的實(shí)際應(yīng)用；石墨烯是一種新型的碳材料，電導(dǎo)率高、比表面積大、且化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，表面更有效的釋放，有利于電子的滲透和運(yùn)輸，因此如能實(shí)現(xiàn)石墨烯規(guī)?；苽洳⒔档统杀?，相對于其他碳電極材料石墨烯更適合作為超級電容器電極材料。
我國傳統(tǒng)超級電容器市場規(guī)模巨大，即使未來石墨烯電容器在其中僅占比10%，預(yù)計未來石墨烯粉體用于石墨烯超級電容器電極的市場規(guī)模也將超過10億元。
2014年，我國已經(jīng)可以生產(chǎn)石墨烯超級電容器，該電容器單體儲電量達(dá)到3000法拉。2016年，我國推出了超級電容器公交車，每次充電僅需3分鐘，最多可行駛20公里。由于蓄電時間短和放電過快，導(dǎo)致超級電容器在動力電池方向的使用還不是一個穩(wěn)定的產(chǎn)品，如果能解決超級電容器的能量密度問題，超級電容器將有可能出色的替代市面上所有的動力電池，石墨烯超級電容器將至少是個百億級別市場規(guī)模。
2.3.3其他未來應(yīng)用
◆生物醫(yī)學(xué)
石墨稀量子點(diǎn)的生物相容性良好，并且具有良好的光學(xué)性質(zhì)，其可以廣泛用于細(xì)胞成像、納米藥物運(yùn)輸系統(tǒng)、生物檢測、生物成像、腫瘤治療、生物傳感器等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究。
◆可穿戴設(shè)備
目前可穿戴設(shè)備在適配人體結(jié)構(gòu)上存在致命缺陷，不可任意彎曲、自由伸縮的柔性顯示屏和原材料并沒有應(yīng)用到其中，這將限制智能穿戴設(shè)備的使用方式。
石墨烯具備透明、柔韌，導(dǎo)電性能高，可以任意變化，應(yīng)用于穿戴設(shè)備才能更好適配人體，實(shí)現(xiàn)消費(fèi)突破。當(dāng)前，技術(shù)上石墨烯柔性屏幕已經(jīng)獲得突破，如果突破柔性原材，石墨烯將在未來會更好地適配可穿戴設(shè)備。
我國石墨烯應(yīng)用的發(fā)展瓶頸
石墨烯材料現(xiàn)階段應(yīng)用技術(shù)不成熟
石墨烯目前下游產(chǎn)業(yè)鏈尚未成形，全球還處于石墨烯中游前期專利布局時期，我國的石墨烯專利技術(shù)和其他活躍國家對比具有一定的特殊性。
在全球主要優(yōu)先專利申請件數(shù)排位中，中國、韓國和美國名列前三名，分別以6741、2892、2632件。
在全球前十位石墨烯申請人中，我國研究機(jī)構(gòu)占了5位，全部是中國高校，但是排名第一、第三和第六的專利申請人均是韓國和美國大型跨國企業(yè)。
因此可以看出中國石墨烯研究成果更多是掌握在高校手中，企業(yè)只有一兩家具備優(yōu)勢，石墨烯研發(fā)過程中企業(yè)的主體作用需待進(jìn)一步加強(qiáng)，推動技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程。
通過對前十位申請人的觀察，國外高校和企業(yè)同時掌握了大量核心專利，美韓企業(yè)的專利布局更偏向石墨烯的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，在石墨烯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中扮演著重要角色。
另一方面，從專利的類型分析，盡管我國石墨烯專利數(shù)量在全世界領(lǐng)先，但多數(shù)專利是圍繞石墨烯制備方法進(jìn)行，石墨烯應(yīng)用方面布局還相對美韓較少。
專利申請人性質(zhì)和專利類型布局是制約我國石墨烯下游應(yīng)用技術(shù)商業(yè)化發(fā)展的因素，也制約著石墨烯整體應(yīng)用的發(fā)展。
石墨烯規(guī)模化制備成本過高
隨著世界石墨烯研究熱潮引發(fā)了國內(nèi)外制備科學(xué)家的關(guān)注，十年內(nèi)共有十余種石墨烯制備方法問世，但機(jī)械剝離法、化學(xué)氣相沉積法（CVD）、外延生長法和氧化石墨還原法這四種是目前石墨烯制備的主流方法。這四種方法各有優(yōu)劣，制備成本也各不相同。
根據(jù)對石墨烯中上游企業(yè)的調(diào)研目前國內(nèi)制備高質(zhì)量石墨烯的方法是：機(jī)械剝離法和氣相沉積法。機(jī)械剝離法主要是制備石墨烯粉體的方法，雖然成本低但其可控性差難以形成量產(chǎn)，目前通過該方法獲取的單層石墨烯粉體價格在800至1000元/g之間；
化學(xué)氣相沉積法是獲取石墨烯薄膜的主要方法，是最有希望大規(guī)模生產(chǎn)大尺寸石墨烯的方法，但其工藝復(fù)雜、能耗較高和制備設(shè)備價值高昂導(dǎo)致其制備成本增加，
CVD法制備的單層石墨烯薄膜價格在600至800元/g之間。如此高昂的材料成本限制了高質(zhì)量石墨烯材料應(yīng)用的領(lǐng)域，只有具備經(jīng)濟(jì)實(shí)力的石墨烯下游企業(yè)才可以使用，而且很難從石墨烯初級應(yīng)用轉(zhuǎn)變成大規(guī)模推廣應(yīng)用。
因此目前石墨烯的應(yīng)用材料多采用的是石墨烯微片，每克僅需要20元左右，成本雖然對比高質(zhì)量石墨烯具備明顯優(yōu)勢，但其性能仍然不能達(dá)到最理想的效果，因此只能滿足石墨烯的中低端應(yīng)用。
制備成本高導(dǎo)致高質(zhì)量石墨烯材料價格維持一個較高的水平，這是限制其規(guī)?；瘧?yīng)用的原因之一，而且可替代品價格低廉因此高純石墨更多在市場中被使用。
替代品仍沒有結(jié)束“歷史使命”
石墨烯在新能源方面的應(yīng)用一直是最受業(yè)內(nèi)關(guān)心的問題，“石墨烯電池”通常與超級電池聯(lián)系起來。但目前由于工藝、成本、等外在因素的影響下，往往“石墨烯電池”的噱頭要大于實(shí)用。
因此高純石墨仍是目前石墨資源高端產(chǎn)業(yè)化的主流應(yīng)用產(chǎn)品,它和石墨烯的性能較為相近，具有良好的導(dǎo)熱性、耐溫性、自潤滑性、傳導(dǎo)性、抗熱震性、耐腐蝕性等性能，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、航天、電子、機(jī)械、核能等工業(yè)領(lǐng)域。
目前高純石墨在市場中主要應(yīng)用是：電池工業(yè)的電池負(fù)極材料、冶金工業(yè)的高級耐火材料與涂料以及電氣工業(yè)的導(dǎo)電劑等。而且目前市場中高純石墨已經(jīng)不只停留于碳含量99.9%的水平，99.99%和99.999%碳含量的高純石墨已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，應(yīng)對更高端的應(yīng)用需求。
從上表可以分析出，石墨烯在新能源電池領(lǐng)域替代高純石墨的過程中充滿了困難。
其一，石墨烯電池和電極目前成本過高，價格是很難推廣到普通用戶中；
其二，電池和電極制造廠的技術(shù)在石墨烯超大的表面積中滿足不了鋰離子電池的分散均漿，此時又沒有性能指標(biāo)突破性進(jìn)步帶來的足夠的利潤空間驅(qū)動，因此這將是一項巨大的工程。
其三，石墨烯是高純石墨成本的幾萬倍，但作為負(fù)極材料使用其理論容量僅為后者的兩倍，性價比和效率都很低。
最后，石墨烯作為儲能材料的能量密度很低，這導(dǎo)致其充放電速度非?？?，但儲能持續(xù)時間才到普通鋰電池的十分之一。
而目前市場上“石墨烯電池”也只是在電極中添加石墨烯材料的電池，高純石墨作為“被替代品”在現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)上顯然還沒有完成“歷史使命”。
2015年我國高純石墨總產(chǎn)量約為60000噸。其中高純石墨作為鋰電池負(fù)極材料占到其整體應(yīng)用規(guī)模的25%以上。
我國是世界鋰電池負(fù)極材料生產(chǎn)的主導(dǎo)國家，中國企業(yè)深圳貝特瑞和上海杉杉股份兩家公司占了全球負(fù)極材料生產(chǎn)規(guī)規(guī)模的37%，同時，高性能大功率的電池制備技術(shù)是我國新能源汽車發(fā)展的關(guān)鍵，2015年我國新能源動力電池負(fù)極材料總產(chǎn)量為72800噸，其中以高純石墨制作的高級負(fù)極材料占比達(dá)到了20.6%，剩下79.4%為低階石墨和其他碳素材料。
這說明高純石墨已經(jīng)可以滿足目前高性能大功率的電池制備技術(shù)的需求，正在逐步替代其他負(fù)極材料。
由于碳材料電極材料目前生產(chǎn)規(guī)模將隨著新能源汽車高新技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展而繼續(xù)擴(kuò)大，我國新能源電池負(fù)極材料重點(diǎn)企業(yè)的產(chǎn)能在2016年又進(jìn)一步增加，因此高純石墨在電池負(fù)極材料方面的應(yīng)用仍然具有發(fā)展空間，估計在未來2年，高純石墨在負(fù)極材料中的占比將超過50%。
同時，電氣工業(yè)中光伏、核電等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的復(fù)蘇和快速發(fā)展，高純石墨作為導(dǎo)電劑和硅晶生長設(shè)備方面的應(yīng)用在未來的需求或?qū)⒊^預(yù)期。
大規(guī)格高質(zhì)量的高純石墨,作為替代性材料,隨著高科技、新技術(shù)的領(lǐng)域發(fā)展，具有廣泛的應(yīng)用空間和前景。
小結(jié)，目前我國石墨烯在發(fā)展中受到應(yīng)用的技術(shù)不足和制備成本過高等因素的限制，這兩點(diǎn)也導(dǎo)致石墨烯在替代其他材料中遇到了阻礙。
高質(zhì)量高純石墨更多作為重要的替代原材料應(yīng)用到高新和戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，因此在未來兩年高質(zhì)量高純石墨的需求潛力有望得到釋放。
但是，目前高純石墨主要生產(chǎn)工藝“酸堿法”能耗較大而且廢水污染嚴(yán)重，因此在環(huán)境友好型社會中進(jìn)行高純石墨應(yīng)用也不是最好的選擇。
石墨烯在我國的應(yīng)用及市場分析
我國石墨烯應(yīng)用現(xiàn)狀
目前全球?qū)κ┬阅荜P(guān)注點(diǎn)主要集中在其優(yōu)良的光電特性，我國和其他重點(diǎn)石墨烯研究國家都制定了長遠(yuǎn)的發(fā)展目標(biāo)，并將石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用分為三個階段。石墨烯在不同的產(chǎn)業(yè)化階段具有不同的重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域。
第一階段主要為低端石墨烯材料的產(chǎn)業(yè)化，此時石墨烯制備技術(shù)日趨成熟，石墨烯下游需求逐漸打開，石墨烯的量產(chǎn)化及石墨烯材料對傳統(tǒng)材料的替代正在進(jìn)程中。
隨著下游應(yīng)用市場的打開、中高端石墨烯材料研究技術(shù)的成熟，石墨烯作為優(yōu)質(zhì)材料的特性將得到更充分挖掘，產(chǎn)業(yè)化將會逐步進(jìn)入第二階段。石墨烯在制備和應(yīng)用上不斷有技術(shù)突破，主要集中于石墨烯的薄膜的制取和應(yīng)用。
通過前兩個階段的應(yīng)用的不斷成熟，高端石墨烯制備技術(shù)已經(jīng)普及，下游需求將會更加強(qiáng)烈，石墨烯產(chǎn)業(yè)化將進(jìn)入第三階段。這一階段將會讓石墨烯應(yīng)用真正滲透到普通用戶身邊，不管是柔性屏幕手機(jī)，還是人體生物器件。
目前我國不管是石墨烯原料、產(chǎn)量、銷量還是石墨烯專利技術(shù)都處于全球第一位，因此我國在發(fā)展石墨應(yīng)用具備絕對的優(yōu)勢。
我國石墨礦產(chǎn)儲量為20億噸，占全球石墨礦產(chǎn)資源總儲量的72%，占全球總產(chǎn)量的80%。另外，我國石墨烯專利除去石墨烯制備相關(guān)專利以外，石墨烯專利主要集中在電子行業(yè)儲能器件和復(fù)合材料領(lǐng)域，總占比73.5%。
與此同時，國家政策層面通過《中國制造2025》對石墨烯的未來十年的發(fā)展也規(guī)劃出了具體路徑。2016年，我國首個單層石墨烯量產(chǎn)化基地的落戶廈門，計劃在2020年可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量石墨烯的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。石墨烯電子紙、柔性屏及石墨烯手機(jī)的問世，都預(yù)示著我國石墨烯已經(jīng)踏入石墨烯產(chǎn)業(yè)化第一階段。
綜上所述，全球重點(diǎn)國家多數(shù)仍處于石墨烯產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用第一階段，我國憑借資源和專利優(yōu)勢也踏入這一階段。結(jié)合我國石墨烯下游企業(yè)需求和我國石墨烯專利特點(diǎn)，目前在我國最可能實(shí)現(xiàn)也是最具有優(yōu)勢的石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用領(lǐng)域是電子儲能器件和石墨烯復(fù)合材料領(lǐng)域，其他領(lǐng)域的應(yīng)用受到專利的限制還需要石墨烯中游研發(fā)繼續(xù)深耕。
目前世界還處于石墨烯專利布局時期，下游應(yīng)用需求不足是很正常的事情。中國雖然在石墨烯專利數(shù)量上位列世界第一位，但是企業(yè)參與主體和石墨烯應(yīng)用技術(shù)多方面布局還需加強(qiáng)。國內(nèi)企業(yè)雖然積極相應(yīng)國家政策，但石墨烯下游產(chǎn)業(yè)鏈仍未形成，國內(nèi)石墨烯應(yīng)用處于第一階段。隨著國家政策導(dǎo)向影響，石墨烯的基本應(yīng)用也將逐漸推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，對于我國石墨烯產(chǎn)業(yè)在未來更深階段應(yīng)用的發(fā)展具有助推作用。
石墨烯行業(yè)應(yīng)用（概念）重點(diǎn)企業(yè)分析
石墨烯作為公認(rèn)的“新材料之王”，下游應(yīng)用場景眾多，同時在“十三五”規(guī)劃的政策影響下，相關(guān)企業(yè)紛紛基于主營業(yè)務(wù)或拓展石墨烯相關(guān)研究或?qū)⒁延械难芯砍晒麘?yīng)用于傳統(tǒng)產(chǎn)品。
我們選取的主板上市公司東旭光電和德爾未來是非石墨相關(guān)主營業(yè)務(wù)拓展石墨烯研究的代表企業(yè)。通過對石墨烯概念的發(fā)酵，在二級市場中有著優(yōu)異的表現(xiàn)，但其石墨烯產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用還有待市場的檢驗。
另外，對比主板上市的兩家公司其他6家新三板企業(yè)在石墨烯的下游應(yīng)用的發(fā)展方面更值得關(guān)注。因為不管是在石墨烯制備技術(shù)上還是石墨烯產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用方面新三板的6家企業(yè)均具備不同的優(yōu)勢。例如，第六元素與風(fēng)電設(shè)備和涂料企業(yè)共同成立了道蓬科技，建設(shè)了5萬噸石墨烯防腐涂料生產(chǎn)線，這說明石墨烯產(chǎn)品在垂直領(lǐng)域的應(yīng)用受到了下游企業(yè)的認(rèn)可。
通過對石墨烯重點(diǎn)企業(yè)的財務(wù)數(shù)據(jù)的對比，單純靠石墨烯為主營業(yè)務(wù)的新三板企業(yè)普遍市值較低，而且盈利能力較弱，凈資產(chǎn)收益率均為負(fù)值。
原因在于企業(yè)前期的固定成本投入較大，而石墨烯行業(yè)發(fā)展處于初級階段，產(chǎn)業(yè)鏈尚未完全形成，人工和銷售成本與銷售收入形成“倒掛”，因此行業(yè)內(nèi)企業(yè)基本上都處于虧損狀態(tài)。
而從市盈率方面來看，盡管石墨烯概念在近兩年內(nèi)炒的火熱，但三板石墨烯企業(yè)市盈率對比主板企業(yè)整體還是偏低，導(dǎo)致這原因還是石墨烯下游應(yīng)用的實(shí)際價值還沒有凸顯。
總結(jié)
石墨烯在力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和電學(xué)領(lǐng)域表現(xiàn)突出，但受到制備技術(shù)影響，高質(zhì)量石墨烯成本居高不下。
另外，全球石墨烯產(chǎn)業(yè)仍處于中游專利布局階段，下游產(chǎn)業(yè)鏈尚未形成，石墨烯需求以初級低端應(yīng)用和概念炒作為主。這兩點(diǎn)共同導(dǎo)致目前石墨烯在全球石墨礦產(chǎn)資源應(yīng)用中仍屬于非主流應(yīng)用。石墨烯作為“替代材料”還有很長的道路要走。
隨著全球?qū)κ┥钊胙芯?，以及各重點(diǎn)國家對石墨烯產(chǎn)業(yè)的持續(xù)投入，重點(diǎn)國家和我國都已經(jīng)從石墨烯低端應(yīng)用著手，進(jìn)入石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的第一階段。
我國在不少工業(yè)領(lǐng)域都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用：鋰電池電極導(dǎo)電劑領(lǐng)域和石墨烯復(fù)合材料領(lǐng)域。同時，在這兩個方面我國的水平也是世界領(lǐng)先地位，不管對于我國在全球石墨烯研究方面的影響力，還是在石墨烯應(yīng)用技術(shù)階段更進(jìn)一步方面都具有積極的作用。
另外，石墨烯未來潛在應(yīng)用更是充滿想象空間，而且我國自研的石墨烯柔性屏幕和超級電容器產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)。如果假以時日將瓶頸問題突破后，對可替代的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)來說是一個顛覆性變革，因此市場空間更加巨大，預(yù)計在未來10年石墨烯在各個領(lǐng)域應(yīng)用的總市場規(guī)模至少將是一個千億級別的市場。
可以看出我國在石墨烯第一階段應(yīng)用具備一定的市場發(fā)展空間，而且石墨烯未來潛在發(fā)展應(yīng)用技術(shù)充滿想象空間和更大的市場空間。
隨著下游應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)展，全球?qū)τ谑┑男枨髮鹉暝黾?，石墨作為不可再生資源，我國企業(yè)還是應(yīng)當(dāng)適當(dāng)控制石墨的野蠻開采，應(yīng)當(dāng)制備高質(zhì)量石墨烯從而提高產(chǎn)品附加值，增加中國石墨烯產(chǎn)品在全球石墨烯市場中的競爭力。
綜上所述，石墨烯目前已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)低端的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，未來更進(jìn)一步的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用雖然想象空間很大，但還需等待石墨烯產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步成熟。
