20150519-华泰证券-新材料系列深度报告之一再谈石墨烯-石墨烯产业化进程提速_大有可为_72页_4mb

石墨烯产业化进程提速，大有可为

核心内容概览

石墨烯是一种由碳原子单层平面晶体构成的新材料，具有优异的电学、机械、热学及光学性能，是目前最理想的导电和导热材料之一。其独特的性能使其在多个领域具备变革潜力，包括电子器件、能源、环保等。我国在石墨烯研发和专利持有方面已占据全球领先地位，国家层面已将其纳入战略新兴产业规划，并设立多个产业园及联盟，推动其产业化进程。

主要观点

• 石墨烯的优异特性：石墨烯具有极高的电导率、导热系数、强度和比表面积，其性能远超现有材料。
• 产业化进展：我国在石墨烯领域已进入初步产业化阶段，但技术瓶颈和成本问题仍制约其大规模应用。
• 研发与政策支持：国家在“十二五”规划中明确支持石墨烯发展，设立专项基金和联盟，推动技术进步和标准制定。
• 应用前景广阔：石墨烯在电子器件、能源、环保等领域具备广泛的应用潜力，尤其是在柔性触控屏、传感器和超级电池方面。

关键信息

石墨烯的基本信息

• 定义：石墨烯是一种碳原子单层平面晶体新材料，由六角形蜂巢结构组成。
• 特性：
  • 导电性：室温下电子迁移率可达 $2 \times 10^5 \mathrm{~cm}^2 / V \cdot s$，是硅的140倍。
  • 导热性：导热系数为 $5300 \mathrm{~W} / \mathrm{m} \cdot \mathrm{K}$，远超碳纳米管和传统导热材料。
  • 机械强度：约为180GPa，是普通钢材的100倍。
  • 比表面积：2630m²/g，可用于吸附、过滤、储能等领域。

制备技术

• 主要方法：机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法、外延生长法等。
• 优缺点：
  • 机械剥离法：品质高，但成本高、难以规模化。
  • 化学气相沉积法：适合大面积生产，但产品存在缺陷。
  • 氧化还原法：技术成熟，适合初级应用，但对结构破坏较大。
  • 外延生长法：适合高纯度石墨烯生产，但成本高昂、不适合大规模。

国家与民间支持

• 国家层面：
  • “十二五”规划将石墨烯列为战略性新兴产业。
  • 国家自然科学基金累计资助超过3亿元。
  • 成立中国石墨烯产业技术创新战略联盟，成员达53家。
• 地方政府：
  • 常州、无锡、青岛等地设立石墨烯产业园，提供优惠政策。
  • 政府支持石墨烯标准制定，推动行业规范化。

应用领域

• 电子器件：
  • 散热材料：石墨烯散热膜性能优于传统材料，已实现初步产业化。
  • 柔性触控屏：具备透明、导电、柔韧等优势，适合可穿戴设备。
  • 传感器：石墨烯传感器灵敏度高，适用于人造电子皮肤。
  • 芯片材料：石墨烯晶体管运行速度快，有望替代硅材料。
• 能源领域：
  • 锂电池：提升能量密度和充电速度，可应用于新能源汽车。
  • 太阳能电池：提升导电性和光吸收效率。
  • 燃料电池：氮掺杂石墨烯可作为催化剂，降低电池成本。
  • 超级电容器：具备高能量密度和快速充放电能力。

上市公司与产业布局

• 相关公司：方大炭素、华丽家族、中国宝安、中超电缆、悦达投资、正泰电器、东旭光电等。
• 技术应用：部分公司具备生产石墨烯粉体、浆液、导热膜、功能涂料等能力。
• 产业化进展：部分企业已实现小规模生产，但产品质量和下游市场开发仍有提升空间。

风险提示

• 石墨烯产业化仍处于发展初期，存在技术瓶颈和成本高问题。
• 高端产品如单层石墨烯膜的制备仍不成熟，需进一步资金和技术支持。
• 下游市场开发不足，应用领域拓展面临挑战。

未来发展方向

• 推动产学研用一体化，加快技术突破。
• 加强标准化建设，规范市场发展。
• 重点发展高附加值领域，如传感器、芯片材料等。
• 优化制备工艺，降低成本，提升产品质量。

图表与数据支持

• 图表：展示了石墨烯的结构、性能、制备技术及应用前景。
• 数据：包括全球石墨烯专利申请情况、中国石墨烯专利申请量排名、石墨烯在可穿戴设备市场的预测等。

总结

石墨烯作为材料界的新星，凭借其独特的性能和广阔的应用前景，已成为全球关注的焦点。我国在政策、科研和产业方面已取得显著进展，但产业化仍面临技术瓶颈和成本问题。未来，随着技术的不断突破和政策的持续支持，石墨烯有望在多个领域实现重大突破，成为新一代高科技材料的重要代表。