首個石墨烯制成的功能半導體問世 2024石墨烯產業(yè)發(fā)展現狀及趨勢分析

• 黃文玉 2024年1月4日 來源：互聯網 447 23
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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(wěn)定性。

日前，美國佐治亞理工學院研究人員創(chuàng)造了世界上第一個由石墨烯制成的功能半導體。研究團隊使用特殊熔爐在碳化硅晶圓上生長石墨烯時取得了突破。他們生產了外延石墨烯，這是在碳化硅晶面上生長的單層。研究發(fā)現，當制造得當時，外延石墨烯會與碳化硅發(fā)生化學鍵合，并開始表現出半導體特性。測量表明，他們的石墨烯半導體的遷移率是硅的10倍。該項突破為開發(fā)全新電子產品打開了大門。研究發(fā)表在《自然》雜志上。

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(wěn)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。石墨烯層數可分為單層石墨烯、少層石墨烯和多層石墨烯;按照功能化形式可以分為氧化石墨烯、氫化石墨烯、氟化石墨烯等;按照產品形態(tài)又可分為石墨烯粉體和石墨烯薄膜。

石墨烯產業(yè)發(fā)展現狀及市場規(guī)模分析

全球石墨烯市場規(guī)模開始快速擴張，尤其在涂料、消費電子以及新能源能源，石墨烯需求大幅增長，進一步帶動了全球石墨烯的市場規(guī)模，截至2022年全球石墨烯行業(yè)市場規(guī)模約99.39億美元，同比增長22.52%，2016年到2022年市場規(guī)模增長了84.66億美元，復合增長率為37.46%，保持著快速增長的態(tài)勢。石墨烯行業(yè)在中國發(fā)展較晚，2013年中國初步實現了石墨烯對傳統(tǒng)材料的替代，下游市場逐步打開，主要應用于鋰電池和涂料等領域。石墨烯應用技術的進步豐富了下游應用市場，中國石墨烯行業(yè)市場規(guī)模也隨之不斷擴大。2022年我國石墨烯產業(yè)規(guī)模在335億元左右。

當前國內對石墨烯材料的應用，主要集中在2大領域：一類是將石墨烯作為添加劑應用在已有產品中，用以改良和提升產品性能，比如添加石墨烯散熱涂層的LED燈、石墨烯暖墻、石墨烯地板、石墨烯防腐涂料、石墨烯內暖纖維制成的服裝、石墨烯防靜電輪胎、加熱片、石墨烯動力電池等產品;另一類是將石墨烯薄膜用于加熱膜、智能手環(huán)、觸摸屏、遠紅外理療產品等。

從石墨烯產業(yè)細分市場來看，2016年中國石墨烯粉體市場規(guī)模為8739萬元，2022年中國石墨烯粉體市場規(guī)模增長至64635萬元。2016年中國石墨烯薄膜市場規(guī)模為821萬元，2022年中國石墨烯薄膜市場規(guī)模增長至6590萬元左右。2016年中國石墨烯材料市場規(guī)模為9560萬元，2022年中國石墨烯材料市場規(guī)模增長至71225萬元。

中國石墨礦床主要分布于華北地塊、揚子地塊周緣、天山—興蒙造山帶和秦祁昆造山帶，石墨礦產地分布廣泛，礦石種類齊全，以晶質石墨為主，隱晶質石墨為次，而儲量又相對集中于少數成礦最有利的地區(qū)。其中2021年中國石墨產量為73.5萬噸，同比增長13.1%。

根據中研普華產業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2029年石墨烯產業(yè)現狀及未來發(fā)展趨勢分析報告》顯示：

目前國內石墨烯全產業(yè)鏈布局已經初見雛形，基本覆蓋了從制備及應用研究到石墨烯產品生產，直至下游應用的全環(huán)節(jié)。初步形成以北京為核心，東部沿海地區(qū)產業(yè)帶和內蒙-黑龍江地區(qū)產業(yè)帶為集聚區(qū)，多地點狀分布式的產業(yè)發(fā)展格局。其中材料制備領域相關企業(yè)約300多家，產品以石墨烯粉體和薄膜兩類材料為主，并且基本實現量產;應用領域相關企業(yè)超過600多家，覆蓋了防腐涂料、熱管理材料、儲能、電子顯示、大健康等多個領域。此外，還有一些技術服務、銷售、投資、檢測等企業(yè)，進一步完善了石墨烯全產業(yè)鏈體系。

石墨烯在全國范圍內正呈現出蓬勃發(fā)展之勢。目前中國已經基本形成以長三角、珠三角和京津冀魯區(qū)域為聚合區(qū)，多地分布式發(fā)展的石墨烯產業(yè)格局。我國石墨烯產業(yè)化勢頭強勁，多個具有石墨烯特色的產業(yè)創(chuàng)新中心已露雛形。尤其是長三角地區(qū)，“東方碳谷”常州因其石墨烯相關產業(yè)的高度集聚而備受關注，寧波有中科院寧波材料所作為支撐，外加上海高校與科研院扎實的科研能力，三地之間協(xié)同發(fā)展、優(yōu)勢互補，石墨烯生產制備技術不斷取得突破，應用產業(yè)化步伐迅速。

中國石墨烯行業(yè)整體發(fā)展形勢良好。在企業(yè)數量方面，我國石墨烯產業(yè)在業(yè)企業(yè)數從2013年的3339家增長至2022年的12268家。2019年中國石墨烯產業(yè)規(guī)模達163億元(下游應用制品市場規(guī)模)，2022年我國石墨烯產業(yè)規(guī)模在335億元左右。近幾年來看，中國石墨烯產業(yè)規(guī)模約占全球石墨烯產業(yè)規(guī)模的30%以上，并有逐年提高的趨勢。其中超級電容及鋰電池領域市場份額占比較大，占到63.35%，市場份額達212.22億元。

石墨烯產業(yè)未來發(fā)展趨勢預測

隨著石墨烯制備和石墨烯應用技術水平的提升，石墨烯材料能夠應用在更多的下游產品和領域中。最新石墨烯下游產品，包括石墨烯理療保暖產品，石墨烯內暖纖維制成的服裝，第二代石墨烯手機，石墨烯防彈衣、石墨烯防靜電輪胎、石墨烯動力電池等等，顯示出我國在石墨烯應用領域取得了很好的成績。石墨烯的研究和產業(yè)化發(fā)展持續(xù)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。

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  2024-2029年石墨烯產業(yè)現狀及未來發(fā)展趨勢分析報告

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