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技术升级,石墨烯薄膜成产业链的新宠

作者:王小山来源:石墨烯投资在线  江南石墨烯研究院网址:http://mp.weixin.qq.com


导读

石墨烯是近年来最热的新材料之一,石墨烯制成的薄膜也因其具有良好的透明性、导电性以及柔性等特点,在电子、光子及光电设备领域的应用范围十分广泛,极具发展前景。


石墨烯薄膜产业现状


目前重庆墨希、常州二维碳素已经实现5寸、6寸石墨烯触摸屏膜的生产,在小尺寸上技术渐趋成熟,重庆墨希甚至研制出了长300mm、宽230mm的石墨烯透明导电膜,基本可以满足移动设备的触控需求。而随着单个企业产量的提升以及整个行业产业化的推进,石墨烯的成本端正快速下降,石墨烯薄膜的价格也有望随之降低,成本劣势会不断缩减。现在国内已建成的石墨烯薄膜生产线主要有三条。


全国首条石墨烯薄膜生产线



2013年5月年产量达3万平方米的江苏常州石墨烯薄膜生产线投产


全球规模最大的石墨烯薄膜生产线



2013年10月在重庆开建的石墨烯薄膜生产线已于2016年投产,年产量达100万平方米


国内首条石墨烯薄膜连续生产线



2016年7月,国内首条石墨烯薄膜连续生产线在江苏常州建成


此外,国内不少企业依然看好石墨烯薄膜领域,并且有了一定的进展。


2016年,合肥微晶公司采用最新纳米材料制造技术与工艺,推出新一代石墨烯纳米银线复合柔性透明导电膜并实现量产。


2017年4月28日,丹邦科技公告称,公司拟在深圳市光明新区投资1个亿,设立全资子公司深圳光明丹邦科技有限公司。根据资料显示,全资子公司从事的领域将涉及多层石墨烯薄膜。


2017年7月5日消息,二维碳素将石墨烯高导电复合膜与弹性高分子材料高效复合,进而制备得到超柔性石墨烯复合导电膜,从根本上改变了现有发热膜柔性差、弯折性能不佳的短板,极大增强石墨烯发热膜的可靠性和应用范围。


2017年7月11日上午,常州富烯科技股份有限公司石墨烯导热膜研发及生产项目在西太湖科技产业园开工奠基。项目总投资2.26亿元,建成投产后,将形成石墨烯导热膜年产500万平方米的规模。


石墨烯替代ITO需求巨大


目前市场上ITO的替代材料主要包括金属网格和纳米银线,在国内占比分别为10%和1.6%,而石墨烯膜的存量则小于1%,但ITO、金属网格和纳米银线均有不同程度的缺陷,这给石墨烯提供了足够的替代空间。


前期ITO的替代空间在百亿人民币左右,石墨烯膜则有望经历“从0到1”的快速增长。


2015年石墨烯薄膜的市场规模约为1.5亿元左右,随着技术的突破、价格的下滑,石墨烯薄膜将得到更广泛的应用,市场规模将呈高速发展态势。



中投顾问产业研究中心预测,到2020年,我国石墨烯薄膜的市场规模将达140亿元左右,未来五年增速约为150%。



石墨烯透明导电膜研发现状


石墨烯作为柔性透明导电膜近年来展示了很大的应用潜力,目前,制备石墨烯透明导电膜主要有两大类途径:


一、自下而上地通过CVD 得到高质量的单层或少层石墨烯,或通过含苯环的分子前驱体高温下交联得到类石墨烯结构,然后转移到透明的目标基底上;


二、自上而下的采用溶液的方法制膜,所用的膜液为物理剥离得到的少层石墨烯分散液, 或化学法得到的氧化石墨烯溶液成膜后进行后处理或还原步骤。




制膜方法与碳纳米管薄膜类似, 如真空抽滤法、旋涂法、喷涂法、线棒涂膜法、Langmuir-Blodgett 薄膜法等, 两类方法都可以实现大面积连续化制备,并且在透明导电膜的应用上展现出巨大的潜力。现阶段石墨烯薄膜的主要问题是大尺寸膜的制备以及价格偏高,不过这些问题正在出现好转。除了对材料本身进行掺杂改性,复合是一种很好的提升性能的手段。



金属是良好的导体, 近几年来其纳米结构也常被用作碳纳米材料的复合组分, 其中金属线由于是一维结构, 对于透光性的影响较小而更受关注。金属线与石墨烯的复合透明导电膜近几年得到了广泛研究,虽然此类工作得到了透光性和导电性能非常优异的透明导电薄膜,但从导电性数据上看,金属纳米结构对于复合物薄膜整体导电性的提升发挥了更重要的作用。


市场推广应用难,不少企业亏损


事实上,当前国内石墨烯虚火过旺现象已引起了业内人士的担忧,部分涉足石墨烯薄膜领域的企业业绩并不理想。在应用市场没能全面打开前,公司必需做好现有的高导热石墨膜,以保证企业稳步发展。



小结


有投资机构表示,今年可谓是石墨烯产业化的元年,各种下游应用和产业化成果层出不穷,同时国家也不断推出各项扶持政策,加快石墨烯应用进程。石墨烯产业将在未来的1-2年内迎来质变,在产业和资本端迎来双突破。对于石墨烯薄膜企业而言,具有技术壁垒无疑是巨大的竞争优势,掌握领先的关键技术才能掌握市场的主动权。再加上石墨烯薄膜市场潜力目前已可见一斑,也给不同产业企业带来了合作应用的想象空间。



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