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生产能力过剩
作为应用的第一步,目前石墨烯在工业上的应用主要在手机触摸屏方面,即以替代现有的ITO靶材,而三星已于近期生产出相关样品——使用石墨烯材料的手机可随意弯曲、捶打,并具有更长的待机时间、更清晰的屏幕分辨率。全世界已公布的石墨烯产能估计为近500吨/年,市场中大约有超过20个“玩家”,尽管基数不大,但是在第一阶段的需求期过后,产能已经处于过剩状态。这显然带有盲目性,供应商承担了风险,市场仍未做好准备吸收产能。
石墨烯产业在中国的发展处于上升势头,产能巨大,多个供应商均发布了能够提供大量石墨烯纳米片和CVD石墨烯的公告。中国企业已经申请了超过2000项与石墨烯相关的专利。与此同时,韩国三星集团对石墨烯也有强烈兴趣,该集团是碳纳米管领域的最大专利持有者,LG集团正在石墨烯行业利用自己的经验,特别是碳纳米管方面,创建本地供应链。
另一方面,石墨烯的产业投资也在继续。总计约1.5亿美元已经投向新的石墨烯公司,投资分布在至少20家公司。投资组合也是多种多样,包括风险投资和不同行业的战略投资,如钢铁制造(例如浦项制铁)、石墨开采(如加拿大Focus Graphite)、消费电子(如三星)、化学和材料(如韩华和DSM)、石油和天然气(如雷普索尔)。
石墨烯的潜质有多大
石墨烯经常被与碳纳米管相比较,因为它们有很多相似的材料特性,两者也常常被舆论炒作。
碳纳米管被发现可作为很多领域的合格添加材料,诸如可静电喷涂的塑料车体部件、可消散静电电荷的塑料燃料管/系统和锂离子电池。总体而言,预计中国、韩国、美国和欧洲的产能分别为2300-2600吨/年。
石墨烯产业可以从碳纳米管借鉴良多。然而,碳纳米管的持久挑战是集束难以分散,早期的科学研究结果表明,石墨烯更容易分散,这是一个机会,也是区分与碳纳米管的最大不同。
石墨烯能够以薄膜形式生产(例如石墨烯CVD),这针对一组独立的市场,如透明导电薄膜,但是这个市场的竞争十分激烈,无论是现在的解决方案,还是性能更好的替代品。考虑到石墨烯的表现平平,IDTechEx预期,出了触摸屏那一小块市场,石墨烯目前很难在其他细分市场大有作为。
虽然现在明确说明还为时过早,初期的一些迹象表明,石墨烯可能造成的健康和安全风险比碳纳米管低。科学研究方面还有堆积如山的工作要做,一旦被证实危害风险较低,石墨烯有望加速发展。此外,石墨烯似乎更善于把一系列功能同时宿于主材料,反过来也像一个微分器一样能够发展多功能,这也是和现有的石墨粉、炭黑等的区别。
2015年及后期市场展望
现在,由于质量参差不齐,供应商也不同,因此石墨烯在市场上的价格成本并不统一,不过总体而言,其平均价格将会下降。2015年,将会看到许多有利可图的细分市场会采用石墨烯,在复合材料作为添加材料,以及(长期)能源存储设备等,预计市场在原材料层面上,市场规模在2014年-2024年的十年间将从2000万美元增长至3.9亿美元。
对石墨烯来说,储能是一个非常有吸引力的目标市场。超级电容器是一个高速增长的行业。IDTechEx预计这个市场在未来十年的复合年增长率是30%。比表面积(即单位质量物料所具有的总面积)高和早期的实验室成果可以让石墨烯创造价值,但是技术方面还存在一些障碍,阻止了表面完整利用和平面内的传导保持。同时,活性炭仍然占据主导地位,其价格低至5美元/公斤。然而,石墨烯的关注度和研究工作不减,预计市场将在2019年之后快速增长。定位于锂离子市场的几个产品已推出,由于化学反应的多样性和锂离子电池的设计问题,性能基准仍难制定。
透明导电薄膜市场也是一个不断增长的巨大市场。ITO薄膜将是一直是市场的主流解决方案,主流企业将在这一领域增加生产力。然而,市场也在改变,对超低薄膜电阻、机械强度和更低价格的需求,将引来新进入者。许多替代品逐渐出现,包括银纳米线、金属丝网、PEDOT和碳纳米管。石墨烯也可以作为透明导体,但其性能与ITO薄膜配合才能表现最好,除非生产技术有重大创新,否则不能够受益于行业趋势。
复合材料行业大而分散,需求很细很多。在这一领域,石墨烯可以作为添加材料提供价值。例如石墨烯纳米片,提高导电性、导热性、抗渗性、机械强度等。
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