2017-石墨烯：道路曲折、前途光明_21页-1mb

石墨烯：道路曲折、前途光明

核心内容

石墨烯作为一种新型二维材料，因其优异的物理、化学及电子性能，被视为具有巨大商业价值的新材料。其在多个领域如储能、涂料、复合材料、电子及环保等方面展现出广泛的应用前景。然而，目前石墨烯的应用仍受到成本高企的制约，阻碍了其大规模商业化进程。

主要观点

• 石墨烯具有极高的导电率、热导率和力学性能，被誉为“新材料之王”。
• 石墨烯在锂离子电池、超级电容器、涂料、复合材料、柔性电子及环保材料等领域具有巨大的商业潜力。
• 由于制备成本高，目前石墨烯在下游应用中尚未实现全面普及，但随着技术进步，成本正在逐步下降。
• 石墨烯产业链整合正在加速，未来高端应用将为其带来巨大的发展空间。

关键信息

石墨烯制备技术

石墨烯制备方法包括化学气相沉积（CVD）、等离子体增强化学气相沉积、氧化还原法、溶剂热法、有机合成等。其中，CVD和等离子体增强CVD被认为是较为适合主流生产的主流技术。

• CVD：使用甲烷作为碳源，铜、镍或硅基作为基体，温度为1000℃，可生产高质量、单层石墨烯薄膜。
• 等离子体增强CVD：使用甲烷作为碳源，硅基作为基体，温度为650℃，可生产高质量、大面积石墨烯（1-3层）。
• 石墨烯外延生长：使用6H-SiC作为基体，温度为1280℃，可生产高纯度、高质量石墨烯。
• 溶剂热法：使用Na+C4Cl6试剂，温度为300℃，可生产低缺陷密度的1-3层石墨烯。
• 化学剥离：可生产3-4层石墨烯，导电率为 $10^8$ S/m。
• GO化学减薄：使用水合肼，可获得厚度为1nm的石墨烯。
• 石墨烯液相剥离：在超临界DMF试剂中保存15分钟，可获得单层石墨烯。
• 电化学减薄：通过循环伏安减薄石墨烯胶体，提高电子导电率至 $1.43 \times 10^4$ S/m。
• 微波辐射：可使石墨烯导电率提升至氧化石墨烯片的 $10^4$ 倍。

石墨烯性能

• 吸光率：2.30%，外观几乎透明。
• 热导率：5300 W/mk，超过碳纳米管和金刚石。
• 电子迁移率：15000 cm²/vs，是硅晶体的140倍。
• 抗拉强度：130 GPa，是高强钢的100倍。
• 弹性模量：1 TPa，是普通碳钢的100倍。
• 比表面积：2630 m²/g，具有超强吸附能力，可吸附氦气。

中国石墨烯市场

• 中国是全球最大的石墨烯市场，产业化发展速度领先欧美。
• 2018年预计形成产业爆点，2020年市场规模将达1000亿元。
• 国内主要石墨烯企业包括第六元素、二维碳素、华高墨烯、凯纳股份、墨希科技、烯碳科技、昊鑫新能源、鸿纳新材料等。
• 2016年华西能源收购恒力盛泰15%股权，正式进入石墨烯领域。
• 东旭光电、中泰化学、德尔未来等公司也通过并购或合作布局石墨烯产业。

全球支持政策

• 全球各国均对石墨烯研发和产业化给予高度重视，提供大量资金支持。
• 英国、美国、欧盟、韩国、日本等国家和地区均有石墨烯专项支持政策。
• 中国自2015年起出台多项利好政策，推动石墨烯产业发展。

专利与商业化

• 中国石墨烯专利数量快速增长，2010年后占比超过50%，成为全球石墨烯专利的主要来源。
• 全球石墨烯产业链逐步成型，涵盖石墨矿供应、设备制造、石墨烯生产及下游应用。

应用领域分析

储能领域

• 石墨烯因其高导电率，可显著提升锂电池和超级电容器的综合性能。
• 使用石墨烯电极可大幅缩短锂电池充电时间，从2小时缩短至10分钟。
• 超级电容器具有高能量密度和高功率密度，可快速充放电，寿命长，适用于多种环境。

涂料领域

• 石墨烯可显著提升重防腐涂料的性能，可替代大量锌，形成多层隔离结构，提高防腐能力。
• 第六元素、二维碳素等企业已开展相关应用示范项目。

复材领域

• 石墨烯可增强传统材料的服役性能，尤其在聚合物中效果显著。
• 添加5%石墨烯可使TPO和PP的机械性能提升一倍，添加1%石墨烯可使PMMA的拉伸弹性模量提升80%。

环保领域

• 石墨烯具有超强吸附能力，可用于水污染和大气污染治理。
• 石墨烯可吸附氦气，显示其在环境治理方面的潜力。

电子领域

• 石墨烯在柔性电子领域具有重要应用，可实现可弯曲屏幕、可穿戴设备等。
• 石墨烯的导电性和柔性使其成为柔性显示技术的重要材料。

风险提示

• 石墨烯技术研发可能不达预期。
• 石墨烯下游应用可能受限，无法实现商业化。
• 石墨烯可能面临替代材料的挑战。

相关标的

• 东旭光电、华西能源、中泰化学、德尔未来、第六元素、华高墨烯、凯纳股份等。

投资评级

• 买入：预计6个月内证券绝对收益高于20%。
• 增持：预计6个月内证券绝对收益在5%-20%之间。
• 中性：预计6个月内证券绝对收益在-5%到5%之间。
• 减持：预计6个月内证券绝对收益低于-5%。

行业投资评级

• 超配：行业相对市场基准指数收益高于5%。
• 标配：行业相对市场基准指数收益在-5%到5%之间。
• 低配：行业相对市场基准指数收益低于-5%。

免责声明

本报告由川财证券有限责任公司制作，仅供客户使用。本报告内容和观点仅供参考，不构成投资建议。本公司不对报告内容的真实性、准确性及完整性作出保证。投资者应自行评估投资风险，必要时咨询专业财务顾问。