2018全球石墨烯九大趋势:在传感器,RFID,EMI/ESD等电子领域获得突破

2018-01-19 10:13 次阅读

石墨烯价格的下降和产品质量的提高将有效地刺激下游应用加快发展。展望2018年,石墨烯在电子、复合材料、储能这三大应用领域的拓展将加快; 另外,石墨烯行业标准将进一步完善,对石墨烯行业的进一步发展起到积极的作用。

领先的新技术行业研究公司壹行研(Innova Research)在总结2017年初出版的《2017年全球石墨烯趋势》的基础上,最新公布了2018全球石墨烯九大趋势。这九大趋势分别对未来石墨烯制备、行业政策与相关投资、价格走势、以及石墨烯在先进电子、储能、复合材料等各大主要应用领域的发展趋势做了展望。

趋势一:石墨烯制备技术不断突破

石墨烯制备技术不断突破。美国能源部旗下的阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)新开发了一个应用金刚石衬底材料通过超高速化学气相沉积(CVD)法制备单晶石墨烯的技术, 这个技术可以大大降低石墨烯膜的成本。在中国,北京大学和香港理工大学合作通过改进化学气相沉积法来有效提高石墨烯单晶膜的生长速度。最近,更有日本研究者开发了低温CVD方法直接将石墨烯生长在塑料或者二氧化硅基底上,来避免单晶膜转移时可能受到的损伤。壹行研(Innova Research)预计2018年会有更新颖的石墨烯制备技术出现。 石墨烯产品良率进一步提高、制备成本进一步下降是大趋势。

趋势二:石墨烯原料呈现多样化

石墨烯制备通常以石墨为原料。 不过,壹行研(Innova Research)研究发现石墨烯原料开始呈现多样化的趋势。除了常规的石墨原料外,新开发的石墨烯微片的制备原料多种多样,其中甚至包括大豆油、废弃生物质等原料。 石墨烯原料多样化有望提高原料的可获得性,降低原料成本,从而进一步降低石墨烯材料的价格。

趋势三:石墨烯产业标准化热潮兴起

2017年10月,由英国国家物理实验室(NPL)领导制定的世界上第一个ISO石墨烯标准出版。 该标准定义了用于描述不同形式的石墨烯和相关2D材料的术语,并为石墨烯的测试和验证提供了可执行的依据和标准。同期,领先的英国石墨烯公司Directa Plus和意大利的University of Insubria也主导制定了一个石墨烯生产标准流程。 在中国,2017年2月中国石墨烯国家标准提案立项研讨会在无锡石墨烯产业发展示范区召开,国内的石墨烯专家们就石墨烯检测与表征、通用基础、安全、产品等46项标准立项提案进行了探讨。

作为一个新兴的材料,石墨烯还没有一个全球认可的产业标准,甚至连什么产品算是石墨烯都是众说纷纭。 壹行研(Innova Research)认为,石墨烯产业的标准化是大势所趋。在全球范围内, 2018年我们会看到更多的石墨烯产业和技术标准落地,这将为石墨烯产业的健康发展打下良好的基础。

2018全球石墨烯九大趋势:在传感器,RFID,EMI/ESD等电子领域获得突破

趋势四:各国在石墨烯领域的投资热情持续高涨

各国针对石墨烯研发和产业化的投资以及扶持政策不断升级。除了中国在十三五计划等国家级规划中一再确认石墨烯的战略新兴材料的地位,并对石墨烯引导基金等的持续投入外,很多国外政府、知名产业公司和基金也对石墨烯技术关注有加。 比较有影响力的机构和投资项目包括阿联酋的阿布扎比未来能源(Abu Dhabi Future Energy Company, Masdar),英国的高等教育研究合作基金(Higher Education Funding Council for England‘s UK Research Partnership Investment Fund, UKRPIF)以及创新英国(InnovateUK)耗资6000万英镑在曼彻斯特建设的石墨烯工程创新中心 (Graphene Engineering Innovation Centre,GEIC) 。这个石墨烯工程创新中心预计在2018年开始运营。 壹行研(Innova Research)预计,随着石墨烯应用和产业化的不断拓展,各国政府、研究与投资机构在2018年对石墨烯领域支持政策以及相关的资金投入将会有增无减。

趋势五:石墨烯市场竞争激烈,价格持续走低

如壹行研(Innova Research)在2017年初出版的《2017全球石墨烯趋势》一文中预测的, 随着石墨烯产能的持续扩张,价格竞争趋于激烈,石墨烯价格(特别是石墨烯粉体的价格)呈现连续下降的趋势。

在中国,有些物理法制备的石墨烯微片产品的价格已经降至几元至几十元人民币一公斤。 在全球市场,加拿大的NanoXplore也宣称要以10美元一公斤的价推广高品质寡层石墨烯粉体来抢占市场。 壹行研预计石墨烯价格下降的趋势在2018年将得以延续。随着石墨烯制备技术的进一步完善、原料的多样化和原料价格的下降、以及制备成本的进一步降低,石墨烯材料降价的趋势可能会从目前的中低端石墨烯材料延伸至高端石墨烯材料。

趋势六:石墨烯在传感和其他电子领域的应用获得突破

电子是石墨烯最大的应用领域。 2017年,除了石墨烯射频标签(RFID)、石墨烯的电磁干扰屏蔽/静电保护( EMI/ESD)元器件等应用,市场上出现了更多的石墨烯电子产品。石墨烯在各个电子细分市场上的拓展进一步深入。

相关新应用的案例包括Graphenea成功地将石墨烯应用于逻辑设备(200mm CMOS-compatible graphene wafers); Nanomedical Diagnostics开始出货高灵敏度、小体积的石墨烯生物传感器; Emberion开发的石墨烯传感器在近红外成像及医疗和工业X射线成像等领域得到应用等等。另外,还有多项集成石墨烯材料的气体和湿度传感器产品问世。

趋势七:石墨烯在储能领域的应用进一步拓展

储能是石墨烯应用的三大领域之一,除了石墨烯材料在导电液中的应用外,石墨烯材料的应用范围也扩大到锂离子电池电极保护和电极本身。目前,石墨烯在储能领域的典型应用案例包括华为研究院的石墨烯电池保护材料和加拿大的Grafoid推出的一款用于新一代锂离子电池电极保护的石墨烯复合材料惰性膜。2017年, 加拿大的Saint Jean Carbon还发布了高纯度石墨烯应用于阳极的锂离子电池,其测试电学性能优于传统的石墨阳极电池。壹行研(Innova Research)预测2018年石墨烯材料在储能领域的应用将进一步拓展。并可能在包括太阳能电池在内的其他储能产品上获得突破。

趋势八:石墨烯防腐涂料和石墨烯纺织品值得关注

2018年, 在石墨烯复合材料领域,值得持续关注的是石墨烯防腐涂料和石墨烯纺织品。目前,石墨烯材料在纺织物上的应用开始商业化。相关案例包括全球石墨烯行业领头企业Directa Plus和Colmar合作推出的石墨烯增强纤维的滑雪夹克。 在中国,南通强生凯瑞纳的防火纺织物、深圳烯旺科技的石墨烯发热智能服饰及家纺产品也受到关注。

壹行研(Innova Research)预计,随着石墨烯制备成本的进一步下降,除了业已实现商业出货的石墨烯涂料有可能从现在的海上风电、高端船只等高端市场向中端的运动用品等大众消费品市场渗透外,石墨烯纺织品市场的进一步发展也可以预期。石墨烯防腐涂料和石墨烯纺织品应用值得关注。

趋势九:石墨烯在汽车上的应用开始落地

石墨烯在汽车上的应用开始落地。 2017年,英国的石墨烯公司Haydale与定制超跑制造商BAC合作开发的BAC Mono石墨烯增强跑车在2017世界移动大会亮相。另外, Fisker宣布在Fisker Emotion电动汽车上采用石墨烯电解液的固态电池以实现高速充电。正如壹行研(Innova Research)在之前出版的《石墨烯在汽车上的应用,哪些最具商业化潜力》一文预测那样,2018年,我们将会看到更多的石墨烯材料在轻量化车身结构复合材料、车用传感器、抗冲击和散热器件,以及动力电池等产品中得到应用。 这些车用石墨烯产品的商业化潜力可能在未来几年慢慢显现。

壹行研(Innova Research) 研究总监吴颖兰博士指出:“石墨烯价格的下降和产品质量的提高将有效地刺激下游应用加快发展。展望2018年,石墨烯在电子、复合材料、储能这三大应用领域的拓展将加快; 另外,石墨烯行业标准将进一步完善,对石墨烯行业的进一步发展起到积极的作用; 壹行研相信,在石墨烯产品定制化需求日益明显的今天,能与下游应用商紧密合作开发相关的定制化的石墨烯产品和中间体的石墨烯供应商将能够获得更高的议价能力,从而在日益激烈的市场竞争中取得优势。”

关于壹行研(Innova Research):

Innova Research(壹行研)是全球领先的新技术行业研究公司。公司团队由技术和行业研究专家组成。这些团队成员都是在全球知名高科技行业研究公司工作过的资深分析师。 Innova Research的主要研究方式是对行业内领导公司和新技术的开发者进行访谈,并在大量一手资料的基础上形成我们自己对技术和市场的看法。我们的研究领域包括机器人、无人机、新能源、新材料、先进电子等。 Innova Research的技术与行业研究报告和相关咨询服务帮助客户在快速发展的新技术领域做更好的战略决策并取得成功。

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