中國(guó)正成為全球碳納米管及石墨烯領(lǐng)頭羊

近日，三星先進(jìn)技術(shù)研究院與韓國(guó)成均大學(xué)聯(lián)合宣布，它們已經(jīng)合成一種能在更大尺度內(nèi)保持導(dǎo)電性的石墨烯晶體。三星表示，這是一種可以用在柔性顯示屏和可穿戴設(shè)備上的屏幕顯示技術(shù)。石墨烯是目前最薄最堅(jiān)硬的納米材料，透光率極好，電阻率最小，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。這些特點(diǎn)讓石墨烯極其適合用來制造可彎曲的透明觸摸屏。在各大科技巨頭都把可穿戴設(shè)備作為下一個(gè)科技革命的今天，石墨烯柔性屏的出現(xiàn)將極快加速該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

這兩年，曲面屏或者柔性屏進(jìn)入了我們的生活。尤其曲面屏已經(jīng)被三星和LG用在了智能手機(jī)和電視屏幕上。盡管是曲面屏，但是跟業(yè)內(nèi)期待的柔性屏技術(shù)還有著不小的差距，用業(yè)內(nèi)人士的話說，這叫“為了彎曲而彎曲”。

平板顯示領(lǐng)域?qū)τ谑┎牧系年P(guān)注越來越多，中國(guó)也不例外。

中國(guó)主導(dǎo)碳納米管及石墨烯的研究與制造

據(jù)波士頓的Lux研究公司報(bào)道中國(guó)已經(jīng)在碳納米管和石墨烯的研究和制造中處于全球的領(lǐng)先地位。由于全球市場(chǎng)的供過于求，導(dǎo)致價(jià)格下降，利潤(rùn)下降，并可能造成這個(gè)新興產(chǎn)業(yè)的波動(dòng)。

Lux預(yù)測(cè)全球石墨烯的platlet和碳納米管市場(chǎng)需求在2018年時(shí)分別為1520噸和2016噸。然而，僅僅中國(guó)的供應(yīng)量就足以供應(yīng)直到2016年的全球石墨烯nanoplatlet需求。同樣，中國(guó)的碳納米管供應(yīng)商的總電流容量可以滿足全球直到2015年的需求。我們認(rèn)為，隨著石墨烯和碳納米管nanoplatlets的產(chǎn)能增加，及產(chǎn)能利用率的提高，價(jià)格將繼續(xù)下降，同時(shí)會(huì)擠壓納米材料的利潤(rùn)率。

中國(guó)瘋狂的發(fā)展碳納米管材料是在十二五政府規(guī)劃的資金支持下，2011-2015年，盡管缺乏政府支持資金的準(zhǔn)確數(shù)字，馬認(rèn)為估計(jì)在第十二個(gè)五年計(jì)劃內(nèi)政府將支持20億美元——將是上一個(gè)5年計(jì)劃的2.5倍。

中國(guó)現(xiàn)在是全球石墨烯的出版物和專利的領(lǐng)先者。它的碳納米管制造可能占全球的50%。根據(jù)Lux的觀察雖然中國(guó)在石墨烯的工藝和制造技術(shù)仍是落后，但是中國(guó)正在迅速地趕上來。

中國(guó)的碳納米管出版物在全球處于領(lǐng)先地位，而它的專利數(shù)量居全球第二名，根據(jù)Lux的預(yù)測(cè)中國(guó)在碳納米管材料制造方面將很快趕上來，主要是快速的增長(zhǎng)率。

從2013到2015年期間，馬告訴EE Times，僅Cnano和Timesnano兩家宣布的擴(kuò)張計(jì)劃分別增加500噸和100噸，導(dǎo)致中國(guó)將其全球產(chǎn)能的市場(chǎng)份額從30%增加到50%。由于CNano及timesnano兩家具有成本優(yōu)勢(shì)，完善的客戶網(wǎng)絡(luò)，和持續(xù)的資金支持，未來他們應(yīng)被視為在中國(guó)的潛在的商業(yè)合作伙伴。

中國(guó)在石墨烯制造方面有一個(gè)亮點(diǎn)，是Sixth Element與寧波的Morsh，它們?cè)谑┑膎anopetlets制造方面己具備超過美國(guó)的能力。

在石墨烯方面，中國(guó)處于落后地位，但是正在努力地追趕美國(guó)。總體上，中國(guó)石墨烯企業(yè)與全球相比在創(chuàng)新能力等方面處于弱勢(shì)地位，部分原因是由于它們相對(duì)年輕，馬說。到目前為止，他們的生產(chǎn)成本還無法與全球領(lǐng)先的石墨烯供應(yīng)商競(jìng)爭(zhēng)。

據(jù)Lux數(shù)據(jù)，到目前為止，2014年中國(guó)國(guó)內(nèi)的石墨烯和碳納米管市場(chǎng)將分別達(dá)到2240萬美元和4840萬美元，主要驅(qū)動(dòng)力來自鋰離子電池和新的應(yīng)用，如涂料和熱耗散材料等。

我國(guó)觸摸屏行業(yè)石墨烯材料的應(yīng)用與研發(fā)

中國(guó)具有發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)得天獨(dú)厚的條件。據(jù)悉我國(guó)石墨礦儲(chǔ)量占世界總儲(chǔ)量的75%，生產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的72%，是我國(guó)少有的幾種具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的礦產(chǎn)之一。截至2012年我國(guó)在石墨烯研究領(lǐng)域的文獻(xiàn)貢獻(xiàn)量已達(dá)5072篇，占全球的石墨烯文獻(xiàn)量的29.2%，超過美國(guó)的27.3%位居世界首位。

據(jù)悉，自2004年石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來，如何解決大面積、高質(zhì)量石墨烯制備和快速高效轉(zhuǎn)移兩大關(guān)鍵問題，讓石墨烯應(yīng)用于透明電極中，一直困擾著很多研究者。如果電阻觸摸屏要采用這種材料，需要先在金屬表面上催化生長(zhǎng)石墨烯，再把它轉(zhuǎn)移到適合的基底上，才能進(jìn)行應(yīng)用。

石墨烯的制成需要有尖端的制備工藝，目前業(yè)內(nèi)主要有四種制備方法，分別是機(jī)械剝離法、外延生長(zhǎng)法、氧化石墨還原法、和氣相沉積法(CVD)。前三種的原材料均為石墨，CVD法原材料則為甲烷居多。由于制造成本相對(duì)較低，目前業(yè)內(nèi)多采用機(jī)械剝離法和氧化石墨還原法制造石墨烯。

目前，在石墨烯薄膜和石墨烯微片這兩個(gè)方向上，我國(guó)都在進(jìn)行積極探索。

在石墨烯觸摸屏的研發(fā)方面，常州二維碳素科技公司的研發(fā)團(tuán)隊(duì)已突破了石墨烯薄膜應(yīng)用于中小尺寸手機(jī)的觸摸工藝，實(shí)現(xiàn)了石墨烯薄膜材料和現(xiàn)有ITO模組工藝線的對(duì)接，正積極聯(lián)合上下游企業(yè)、行業(yè)協(xié)會(huì)、各地標(biāo)準(zhǔn)院起草相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

業(yè)內(nèi)專家表示，石墨烯薄膜工藝線只需要對(duì)現(xiàn)有ITO模組工藝線進(jìn)行簡(jiǎn)改造就可以完成對(duì)接，石墨烯薄膜材料在觸控顯示領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用將加速。

二維碳素科技總裁金虎表示石墨烯用于觸摸屏比ITO玻璃有很多優(yōu)勢(shì)，例如ITO要用到銦，這是一種稀土材料，全球存量很少，而且有毒不易回收，而石墨烯材料很簡(jiǎn)單，也容易回收，更突出的是它的柔性很好，易于彎曲。二維碳素科技的于慶凱博士在2008年4月首先發(fā)表了用化學(xué)氣相沉積(CVD)的方法在鎳和銅基底上合成石墨烯的生長(zhǎng)方法，并成功生長(zhǎng)出了世界上第一塊大尺寸的高質(zhì)量石墨烯薄膜，從而使得大規(guī)模生產(chǎn)石墨烯薄膜成為可能。2010年，于博士提出并實(shí)現(xiàn)了用生長(zhǎng)單晶石墨烯陣列來解決大尺寸石墨烯單晶難以合成的難題，這一成就將推進(jìn)石墨烯高速電子器件的研究和應(yīng)用。

目前，國(guó)內(nèi)的學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界正在緊鑼密鼓推進(jìn)石墨烯的產(chǎn)業(yè)化，隨著石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的成立，這一速度有望提升。

金路集團(tuán)與中科院金屬研究所聯(lián)合開發(fā)電池級(jí)石墨烯技術(shù)已于2012年11月11日對(duì)共同完成的“石墨烯材料的規(guī)?；苽浼夹g(shù)”通過了成果鑒定。公司截止2012年12月31日，共計(jì)投入資金600余萬元，獲得財(cái)政補(bǔ)助1300余萬元。另外，公司在研石墨烯透明導(dǎo)電薄膜、石墨烯基三位網(wǎng)絡(luò)散熱材料、石墨烯基動(dòng)力電池項(xiàng)目。在石墨烯透明導(dǎo)電膜方面，金屬研究所能制備出4英寸的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜。

中國(guó)寶安旗下的深圳貝特瑞的特色則是產(chǎn)業(yè)鏈完備和客戶雄厚。貝特瑞是目前全球唯一一家擁有完整的石墨烯價(jià)值產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)，公司在2011年11月完成石墨烯中試線建設(shè)并投入生產(chǎn)。據(jù)了解，貝特瑞向國(guó)家提交了與石墨烯相關(guān)的4項(xiàng)專利申請(qǐng)，其中“制備球狀石墨烯的方法”已在今年4月28日收到發(fā)明專利證書。根據(jù)公開資料顯示，貝特瑞目前在鋰電池負(fù)極材料方面占據(jù)了全球市場(chǎng)三成左右的份額，三星、LG、松下、比亞迪等都是貝特瑞的客戶。[!--empirenews.page--]

常州二維碳素科技有限公司今年五月宣布其第一條年產(chǎn)3萬平方米石墨烯透明導(dǎo)電薄膜生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。這條石墨烯透明導(dǎo)電薄膜生產(chǎn)線的投產(chǎn)和供應(yīng)用的石墨烯電容觸摸屏中試線的成功搭建，標(biāo)志著石墨烯材料在制備和應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化上邁出了關(guān)鍵性一大步。

樂通股份今年初與寧波墨西簽署了《石墨烯油墨項(xiàng)目合作協(xié)議》，商定組建合資公司從事石墨烯油墨的研發(fā)和生產(chǎn)，計(jì)劃總投資1億元人民幣，合資公司的注冊(cè)資金為3000萬元人民幣，公司以現(xiàn)金出資人民幣2400萬元(占80%股權(quán))；乙方以石墨烯油墨的相關(guān)技術(shù)作價(jià)出資600萬元(占20%股權(quán))。寧波墨西承諾將以最優(yōu)惠的價(jià)格向合資公司穩(wěn)定提供石墨烯原料，雙方將利用自身的營(yíng)銷網(wǎng)絡(luò)幫助合資公司推廣石墨烯油墨產(chǎn)品。

華麗家族12年7月披露控股股東南江集團(tuán)及皙哲投資、中科院寧波材料所、劉兆平研發(fā)團(tuán)隊(duì)于2012年4月組建寧波墨西科技有限公司，該公司投建的世界上第一條量產(chǎn)石墨烯生產(chǎn)線預(yù)計(jì)將于2013年建成投產(chǎn)。石墨烯屬于高科技新材料，石墨烯產(chǎn)品的成熟并走向產(chǎn)業(yè)化還需后續(xù)大量的研發(fā)和投入。而南江集團(tuán)暫無將石墨烯項(xiàng)目轉(zhuǎn)讓或指定給上市公司的計(jì)劃。

方大炭素將建成全球最大的特種石墨生產(chǎn)基地，針狀焦及超高功率石墨電極的綜合產(chǎn)能也將位居全球炭素企業(yè)首位。2013年5月，公司收到了國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局對(duì)“以石灰石為原料制備石墨烯的方法”授予的發(fā)明專利權(quán)通知書。

編者語：

石墨烯是世界上最薄、導(dǎo)熱性最高、導(dǎo)電性最好、柔軟并透明、化學(xué)穩(wěn)定性最強(qiáng)、最堅(jiān)韌的材料將在手機(jī)顯示屏、電池、傳感器、元器件等方面給手機(jī)產(chǎn)業(yè)帶來革命性應(yīng)用。隨著智能手機(jī)風(fēng)潮的持續(xù)發(fā)酵，相信石墨烯未來將在平板顯示領(lǐng)域多的更加廣泛的應(yīng)用。