2018年全球石墨烯九大趨勢

■文/吳穎蘭

領(lǐng)先的新技術(shù)行業(yè)研究公司壹行研（Innova Research）最新公布了2018年全球石墨烯九大趨勢。這九大趨勢分別對(duì)未來石墨烯制備、行業(yè)政策與相關(guān)投資、價(jià)格走勢，以及石墨烯在先進(jìn)電子、儲(chǔ)能、復(fù)合材料等主要應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

趨勢1：制備技術(shù)不斷突破

美國能源部旗下的阿貢國家實(shí)驗(yàn)室新開發(fā)了一種以金剛石為襯底材料，通過超高速化學(xué)氣相沉積（CVD）法制備單晶石墨烯的技術(shù)。這個(gè)技術(shù)可以大大降低石墨烯薄膜的制備成本。在中國，石墨烯制備技術(shù)也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。北京大學(xué)和香港理工大學(xué)的研究員合作，通過改進(jìn)化學(xué)氣相沉積法有效地提高了石墨烯單晶膜的生長速度。最近，更有日本研究者利用低溫CVD的方法，使石墨烯直接生長在塑料或者二氧化硅基底上，避免了單晶膜轉(zhuǎn)移時(shí)可能受到的損傷。壹行研預(yù)計(jì)，2018年會(huì)有更新穎的石墨烯制備技術(shù)出現(xiàn)。石墨烯產(chǎn)品的良率將進(jìn)一步提高，制備成本將進(jìn)一步下降。

趨勢2：原料呈現(xiàn)多樣化

石墨烯粉體制備通常以石墨為原料。然而，壹行研研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯原料開始呈現(xiàn)多樣化的趨勢。除了常規(guī)的石墨原料外，新開發(fā)的石墨烯微片的制備原料多種多樣，甚至包括大豆油、廢棄生物質(zhì)等原料。石墨烯原料的多樣化，有望提高原料的可獲得性，降低原料成本，從而進(jìn)一步降低石墨烯材料的價(jià)格。

趨勢3：產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化熱潮興起

2017年10月，由英國國家物理實(shí)驗(yàn)室（NPL）領(lǐng)導(dǎo)制定的世界上第一個(gè)ISO石墨烯標(biāo)準(zhǔn)出版。該標(biāo)準(zhǔn)定義了用于描述不同形式的石墨烯和相關(guān)2D材料的術(shù)語，并為石墨烯的測試和驗(yàn)證提供了可執(zhí)行的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。同期，全球石墨烯行業(yè)領(lǐng)頭企業(yè)Directa Plus和意大利英蘇布里亞大學(xué)主導(dǎo)制定了一個(gè)石墨烯生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)流程。2017年2月，中國石墨烯國家標(biāo)準(zhǔn)提案立項(xiàng)研討會(huì)在無錫石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展示范區(qū)召開，國內(nèi)的石墨烯專家就石墨烯檢測與表征、通用基礎(chǔ)、安全、產(chǎn)品等46項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)提案進(jìn)行了探討。

壹行研認(rèn)為，石墨烯產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化是大勢所趨。2018年，在全球范圍內(nèi)，更多的石墨烯產(chǎn)業(yè)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有望落地，為石墨烯產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

趨勢4：各國在石墨烯領(lǐng)域的投資熱情持續(xù)高漲

各國針對(duì)石墨烯研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的投資以及扶持政策不斷升級(jí)。中國在《新材料產(chǎn)業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》等國家級(jí)規(guī)劃中一再確立石墨烯的戰(zhàn)略新興材料地位，引導(dǎo)基金等對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)持續(xù)投入。此外，很多國外政府、知名產(chǎn)業(yè)公司和基金也對(duì)石墨烯技術(shù)關(guān)注有加。比較有影響力的機(jī)構(gòu)和投資項(xiàng)目包括阿聯(lián)酋的阿布扎比未來能源項(xiàng)目、英國的高等教育研究合作基金項(xiàng)目，以及英國的創(chuàng)新英國項(xiàng)目等。壹行研預(yù)計(jì)，隨著石墨烯應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化的不斷拓展，各國政府、研究與投資機(jī)構(gòu)在2018年對(duì)石墨烯領(lǐng)域的政策支持以及相關(guān)的資金投入將會(huì)有增無減。

趨勢5：市場競爭激烈，價(jià)格持續(xù)走低

隨著石墨烯產(chǎn)能的持續(xù)提高，價(jià)格競爭趨于激烈，石墨烯價(jià)格（特別是石墨烯粉體的價(jià)格）呈現(xiàn)連續(xù)下降的趨勢。在中國，物理法制備的石墨烯微片產(chǎn)品的價(jià)格已經(jīng)降至每千克幾十元甚至幾元人民幣。在全球市場，加拿大NanoXplore公司宣稱要以每千克10美元的價(jià)格推廣高品質(zhì)寡層石墨烯粉體來搶占市場。壹行研預(yù)計(jì)，石墨烯價(jià)格下降的趨勢在2018年將得以延續(xù)。隨著石墨烯制備技術(shù)的進(jìn)一步完善、原料的多樣化和原料價(jià)格的下降，石墨烯材料降價(jià)的趨勢可能會(huì)從目前的中低端產(chǎn)品延伸至高端產(chǎn)品。

趨勢6：在傳感和其他電子領(lǐng)域的應(yīng)用取得突破

電子是石墨烯最大的應(yīng)用領(lǐng)域。2017年，除了石墨烯射頻標(biāo)簽（RFID）、石墨烯電磁干擾屏蔽/靜電保護(hù)（EMI/ESD）元器件等應(yīng)用外，市場上出現(xiàn)了更多的石墨烯電子產(chǎn)品。石墨烯在電子細(xì)分市場上的拓展進(jìn)一步深入。

相關(guān)新應(yīng)用的案例包括西班牙Graphenea公司成功地將石墨烯應(yīng)用于邏輯設(shè)備，美國Nanomedical Diagnostics公司開始出貨高靈敏度、小體積的石墨烯生物傳感器等。此外，多項(xiàng)集成石墨烯材料的氣體和濕度傳感器產(chǎn)品問世。

趨勢7：在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)一步拓展

儲(chǔ)能是石墨烯應(yīng)用的三大領(lǐng)域之一，除了石墨烯材料在導(dǎo)電液中的應(yīng)用外，石墨烯材料的應(yīng)用范圍也擴(kuò)大到鋰離子電池電極保護(hù)和電極本身。目前，石墨烯在儲(chǔ)能領(lǐng)域的典型應(yīng)用案例包括華為研究院的石墨烯電池保護(hù)材料和加拿大Grafoid公司推出的一款用于新一代鋰離子電池電極保護(hù)的石墨烯復(fù)合材料惰性膜。壹行研預(yù)測，2018年石墨烯材料在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用將進(jìn)一步拓展，并可能在太陽能電池等其他儲(chǔ)能產(chǎn)品上獲得突破。

趨勢8：防腐涂料和石墨烯紡織品值得關(guān)注

2018年，在石墨烯復(fù)合材料領(lǐng)域，值得持續(xù)關(guān)注的是石墨烯防腐涂料和石墨烯紡織品。目前，石墨烯材料在紡織物上的應(yīng)用開始商業(yè)化。相關(guān)案例包括Directa Plus公司和意大利服裝品牌Colmar公司合作推出的石墨烯增強(qiáng)纖維滑雪夾克。在中國，石墨烯防火織物、石墨烯發(fā)熱智能服飾，以及其他石墨烯紡織物也受到關(guān)注。

壹行研預(yù)計(jì)，隨著石墨烯制備成本的進(jìn)一步下降，業(yè)已實(shí)現(xiàn)商業(yè)出貨的石墨烯涂料有可能從現(xiàn)在的海上風(fēng)電、高端船只等高端市場向中端的運(yùn)動(dòng)用品等大眾消費(fèi)品市場滲透。同時(shí)，石墨烯紡織品市場的進(jìn)一步發(fā)展也值得期待，石墨烯防腐涂料和石墨烯紡織品應(yīng)用值得關(guān)注。

趨勢9：在汽車上的應(yīng)用開始落地

2017年，英國石墨烯公司Haydale與BAC汽車公司合作開發(fā)的BAC Mono石墨烯增強(qiáng)跑車在世界移動(dòng)大會(huì)上亮相。美國Fisker公司宣布在Fisker Emotion電動(dòng)汽車上采用石墨烯電解液的固態(tài)電池已實(shí)現(xiàn)高速充電。2018年，更多的石墨烯材料有望在輕量化車身結(jié)構(gòu)復(fù)合材料、車用傳感器，以及動(dòng)力電池等產(chǎn)品中得到應(yīng)用。這些車用石墨烯產(chǎn)品的商業(yè)化潛力可能在未來幾年慢慢顯現(xiàn)。

綜上所述，石墨烯價(jià)格的下降和產(chǎn)品質(zhì)量的提高將有效地刺激下游應(yīng)用的發(fā)展。2018年，石墨烯在電子、復(fù)合材料、儲(chǔ)能這三大應(yīng)用領(lǐng)域的拓展將加快。石墨烯行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步完善，將對(duì)石墨烯行業(yè)的發(fā)展起到積極的作用。在石墨烯產(chǎn)品定制化需求日益明顯的今天，能與下游應(yīng)用商合作開發(fā)定制化石墨烯產(chǎn)品和中間體的石墨烯供應(yīng)商，將會(huì)獲得更強(qiáng)的議價(jià)能力，從而在日益激烈的市場競爭中取得優(yōu)勢。