新材料之王石墨烯 离飞起还有待时日

近年来，石墨烯概念是资本市场热炒题材，更被誉为“新材料之王”。坊间更有戏言，称其“除了不能吃，石墨烯可以用于一切领域，一切产品中”。尽管是戏言，但也侧面看得出其评价之高、应用范围之广，目前石墨烯应用领域再次扩展到了体外诊断（IVD）。

石墨烯作为一种新型纳米材料，于2004年被制造出来，是世界上最硬的、柔韧性最强的材料，也是目前发现的唯一的二维自由态原子晶体，被称为“奇迹材料”。自发现以来，石墨烯不仅在科学界受到了极大关注，并且由于其特殊的纳米结构和优异的物化性能获得了产业界的广泛关注。

由于石墨烯的性能优良、功能众多而被广泛应用到锂电子电池、超级电容、导电油墨、触摸屏、软性电子、散热、涂料、传感器等领域，此外，在高频电子、环保、光电、聚合物、海水淡化、太阳能电池、燃料电池、催化剂、建筑材料等领域，也能发现石墨烯的身影。

从上述应用范围来看，“用于一切领域、一切产品”的戏言也有一定道理。前瞻产业研究院预计，石墨烯产业的市场规模将从2014年的2900万元增长到2020年的16.85亿元，未来发展前景广阔。

石墨烯行业的发展概况

全球关于石墨烯的相关研究已有较长时间，但2004年前科学界普遍认为石墨烯只是假设性的结构，无法单独稳定存在，因此相关的研究局限于理论层面。2004年英国科学家安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫成功地应用机械剥离法分离出石墨烯并获得2010年诺贝尔物理学奖，之后全球关于石墨烯的研究进入高速增长期。

1994-2015年全球石墨烯专利数量变化情况（单位：件）

注：2015年数据截至2015年4月18日。

资料来源：前瞻产业研究院整理

而我国的石墨烯行业发展起步较晚，2012年至2013年，石墨烯技术的商业市场产业化缓慢，几乎为零，鲜有代表产品出现。但在2013年以来，石墨烯市场迎来了快速发展期，具有独特的发展潜力。

2015年以来政府对于石墨烯的关注度迅速提升，在多个重要文件中提及石墨烯发展目标，且篇幅比过往有所增加。特别是2015年11月20日发改委、工信部和科技部三部门联合发布的《发关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》，明确提出将石墨烯打造为先导产业。

其中还提出到2018年建立起石墨烯材料制备、开发、应用等关键环节良性互动的基本体系，在部分工业品和民品上率先产业化应用；到2020年形成完善的石墨烯产业体系，打造前端创新、技术应用、多领域规模化应用产业链，最终实现石墨烯材料的标准化、系列化和低成本化，并形成若干家具有核心竞争力的石墨烯企业。这一举措可以认定为石墨烯产业规划的顶层设计，意义非凡，在政府大力推广下，石墨烯企业发展或将迎来腾飞。

前瞻产业研究院提供的《2016-2021年中国石墨烯行业深度市场调研与投资战略规划分析报告》预测，2016年或将成为石墨烯产业化应用的关键年，前期石墨烯市场将突破50亿根据我们对导电添加剂（8亿）、超级电容器（2亿）、电子设备散热材料（36亿）、透明导电膜以及军工材料（1亿）市场的估算，石墨烯前期市场空间在50亿以上，未来导电添加剂市场将突破50亿元，透明导电膜和军工材料市场空间均在百亿以上。

石墨烯行业的发展瓶颈

目前，石墨烯产业最大的瓶颈在于没有形成完整的、成熟的产业链上下游，石墨烯研发制备企业和下游应用企业脱节。目前石墨烯仍处于产业化初期，善未完全实现石墨烯的规模化应用，对石墨烯产品最大的需求市场仍然是科研院校和少量生产厂商。由于下游需求未起，大部分石墨烯企业目前仍无法找到稳定的商业模式和盈利模式。

国内石墨烯相关企业获利困难（单位：百万）

资料来源：前瞻产业研究院整理

阻碍石墨烯大规模商业化应用的难点在于两个方面：工艺上来看，如何批量化地制备大面积、稳定性好、高质量的石墨烯是难点之一，目前整个行业仍处于产品研发阶段，只有少数企业能够大规模制备高质量石墨烯，行业层面的不良率影响了下游的应用推广；销售层面上看，业内企业仍无法稳定获取利润，如何整合上下游产业链，即推广或销售将成为石墨烯产业发展的关键。

石墨烯行业的发展趋势

随着石墨烯制备水平的发展和石墨烯应用技术水平的发展，石墨烯材料能够应用在更多的下游产品和领域中。到2024年前后，石墨烯器件有望替代互补金属氧化物半导体（CMOS）器件，在纳米电子器件，光电化学电池、超轻型飞机材料等研究领域得到应用。

石墨烯制备水平和应用技术水平的发展是相辅相成的，以目前的发展水平看，电子元件领域的应用对石墨烯的质量和技术要求最高，也最难以实现，我们预计其应用在10年左右；石墨烯在消费电子类的应用主要需克服制备技术的难关，这也是目前石墨烯研究中最热点的方向，我们预计制备技术在未来1-2年内会有所突破。石墨烯复合材料和石墨烯能源类产品对石墨烯质量和应用技术均有一定要求，我们预计其在3-5年内会有所突破。

目前最新石墨烯下游产品，包括石墨烯理疗保暖产品，石墨烯内暖纤维制成的服装，第二代石墨烯手机，石墨烯防弹衣、石墨烯防静电轮胎、石墨烯动力电池等等，显示出我国在石墨烯应用领域取得了很好的成绩。

石墨烯的研究和产业化发展持续升温，从石墨烯专利领域分布来看，其应用技术研究布局热点包括：石墨烯用作锂离子电池电极材料、太阳能电池电极材料、薄膜晶体管制备、传感器、半导体器件、复合材料制备、透明显示触摸屏、透明电极等。