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技術升級 石墨烯薄膜成產業(yè)鏈新寵

  目前重慶墨希、常州二維碳素已經實現5寸、6寸石墨烯觸摸屏膜的生產,在小尺寸上技術漸趨成熟,重慶墨希甚至研制出了長300mm、寬230mm的石墨烯透明導電膜,基本可以滿足移動設備的觸控需求。


  而隨著單個企業(yè)產量的提升以及整個行業(yè)產業(yè)化的推進,石墨烯的成本端正快速下降,石墨烯薄膜的價格也有望隨之降低,成本劣勢會不斷縮減。


  現在國內已建成的石墨烯薄膜生產線主要有三條。


  全國首條石墨烯薄膜生產線


  2013年5月年產量達3萬平方米的江蘇常州石墨烯薄膜生產線投產;


  全球規(guī)模最大的石墨烯薄膜生產線


  2013年10月在重慶開建的石墨烯薄膜生產線已于2016年投產,年產量達100萬平方米;


  國內首條石墨烯薄膜連續(xù)生產線


  2016年7月,國內首條石墨烯薄膜連續(xù)生產線在江蘇常州建成。


  此外,國內不少企業(yè)依然看好石墨烯薄膜領域,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與工藝,推出新一代石墨烯納米銀線復合柔性透明導電膜并實現量產。


  2017年4月28日,丹邦科技公告稱,公司擬在深圳市光明新區(qū)投資1個億,設立全資子公司深圳光明丹邦科技有限公司。根據資料顯示,全資子公司從事的領域將涉及多層石墨烯薄膜。


  2017年7月5日消息,二維碳素將石墨烯高導電復合膜與彈性高分子材料高效復合,進而制備得到超柔性石墨烯復合導電膜,從根本上改變了現有發(fā)熱膜柔性差、彎折性能不佳的短板,極大增強石墨烯發(fā)熱膜的可靠性和應用范圍。


  2017年7月11日上午,常州富烯科技股份有限公司石墨烯導熱膜研發(fā)及生產項目在西太湖科技產業(yè)園開工奠基。項目總投資2.26億元,建成投產后,將形成石墨烯導熱膜年產500萬平方米的規(guī)模。


  石墨烯替代ITO需求巨大


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


  前期ITO的替代空間在百億人民幣左右,石墨烯膜則有望經歷“從0到1”的快速增長。


  2015年石墨烯薄膜的市場規(guī)模約為1.5億元左右,隨著技術的突破、價格的下滑,石墨烯薄膜將得到更廣泛的應用,市場規(guī)模將呈高速發(fā)展態(tài)勢。


  中投顧問產業(yè)研究中心預測,到2020年,我國石墨烯薄膜的市場規(guī)模將達140億元左右,未來五年增速約為150%。


  石墨烯透明導電膜研發(fā)現狀


  石墨烯作為柔性透明導電膜近年來展示了很大的應用潛力,目前,制備石墨烯透明導電膜主要有兩大類途徑:


  一、自下而上地通過CVD得到高質量的單層或少層石墨烯,或通過含苯環(huán)的分子前驅體高溫下交聯得到類石墨烯結構,然后轉移到透明的目標基底上;


  二、自上而下的采用溶液的方法制膜,所用的膜液為物理剝離得到的少層石墨烯分散液,或化學法得到的氧化石墨烯溶液成膜后進行后處理或還原步驟。


  制膜方法與碳納米管薄膜類似,如真空抽濾法、旋涂法、噴涂法、線棒涂膜法、Langmuir-Blodgett薄膜法等,兩類方法都可以實現大面積連續(xù)化制備,并且在透明導電膜的應用上展現出巨大的潛力。


  現階段石墨烯薄膜的主要問題是大尺寸膜的制備以及價格偏高,不過這些問題正在出現好轉。


  除了對材料本身進行摻雜改性,復合是一種很好的提升性能的手段。


  金屬是良好的導體,近幾年來其納米結構也常被用作碳納米材料的復合組分,其中金屬線由于是一維結構,對于透光性的影響較小而更受關注。


  金屬線與石墨烯的復合透明導電膜近幾年得到了廣泛研究,雖然此類工作得到了透光性和導電性能非常優(yōu)異的透明導電薄膜,但從導電性數據上看,金屬納米結構對于復合物薄膜整體導電性的提升發(fā)揮了更重要的作用。


  市場推廣應用難,不少企業(yè)虧損


  事實上,當前國內石墨烯虛火過旺現象已引起了業(yè)內人士的擔憂,部分涉足石墨烯薄膜領域的企業(yè)業(yè)績并不理想。


  在常州石墨烯產業(yè)園聚集了上百家石墨烯企業(yè),第六元素和二維碳素在新三板掛牌。作為常州石墨烯企業(yè)的代表,2016年,第六元素虧損884.85萬元,連續(xù)三年虧損;二維碳素虧損938.74萬元,連續(xù)兩年虧損。


  今年登陸A股的碳元科技是常州石墨烯產業(yè)園區(qū)中業(yè)績最好的企業(yè)之一,也是江南石墨烯研究院理事單位。公司一位負責人表示,嚴格來說,公司還不能被稱為石墨烯企業(yè),因為目前的產品高導熱石墨膜不屬于石墨烯類別,只是里面用到了石墨的一個導熱性能。


  這位負責人稱,石墨烯主要應用于電子器件、儲能電池、傳感器、半導體、航天、軍工、復合材料、生物醫(yī)藥等領域,雖然應用廣泛,但商業(yè)化應用目前并不理想。


  在應用市場沒能全面打開前,公司必需做好現有的高導熱石墨膜,以保證企業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。


  另外,在2016年年報中,第六元素坦言,公司成立至今尚未實現盈利,主要原因是公司石墨烯產品尚未實現規(guī)?;膽?。石墨烯作為一種新型材料,市場還需培育,若未來公司石墨烯產品仍未實現大規(guī)?;a和應用,公司將可能面臨持續(xù)虧損的風險。


  已開發(fā)出石墨烯薄膜的二維碳素在年報中也表示,鑒于石墨烯薄膜整體研發(fā)時間較短,下游產品應用市場仍需較長時間的開拓,公司正引導市場逐步接受。


  未來,公司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險。


  小結


  有投資機構表示,今年可謂是石墨烯產業(yè)化的元年,各種下游應用和產業(yè)化成果層出不窮,同時國家也不斷推出各項扶持政策,加快石墨烯應用進程。石墨烯產業(yè)將在未來的1-2年內迎來質變,在產業(yè)和資本端迎來雙突破。


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

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