2019年3月27日，天津大学的封伟教授团队通过含氟自由基切割单壁碳纳米管，在世界范围内首次制备出单层石墨烯纳米带，所申请的国际专利也将获得授权。这是中国科学家首次通过一步法获得单层石墨烯纳米带，其作为原电池正极材料能量密度较进口产品可提升30%。氟化碳是目前世界上理论能量密度最高的原电池固态正极材料。封伟表示“这标志着我们突破了发达国家长达数十年的技术封锁”。目前团队已经实现了新型氟化碳材料的稳定小批量生产。



到底什么是石墨烯呢？

石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法，薄膜生产方法为化学气相沉积法（CVD）。

中国石墨烯产业链及产业链上的企业

赛智产业研究院认为，从稀土产业生态链层次看，石墨烯上游主要是石墨烯研发、石墨烯设备、石墨烯原料。中游是石墨烯制备，包括氧化石墨烯以及石墨烯薄膜，氧化石墨烯层数比较多，石墨烯薄膜在10层以下，石墨烯面积以及质量决定下游石墨烯用途。下游主要是石墨烯应用领域，包括在能源、电子、复材、环保等领域都有非常大的潜在商业价值。



上游产业企业分析：为石墨烯提供碳原料，如石墨矿、焦炭等，辅助材料，氧化膨胀剂和石墨烯的生产工具等。石墨资源目前并不稀缺，难点在于它的技术突破，它的量产，和未来商业化应用推广。所有上游产业如果没有专利技术在将来的量产期间并不会有多大的利润。目前石墨烯的最大障碍就是生产工艺的改进，现在还不能大规模产出，特别是单层优质石墨烯的量产。技术的研发是现在石墨烯研究需解决的问题。

中游产业企业分析：主要为石墨烯下游提供成品代加工生产和大规模量产，现在石墨烯的中游还基本处于孕育阶段，中游的爆发阶段是技术研发得到重大突破后。若石墨烯研发得到技术突破，上游和中游企业会率先受到影响。

下游产业企业分析：石墨烯产品可以分为薄膜和粉体两类，由于粉体制备技术相对成熟、应用技术障碍小，目前国内企业产品主要以粉体为主，用于电池导电剂、锂电材料以及特种涂料等，以提升该类产品性能。随着石墨烯生产成本曲线的不断下移，预计在下游材料应用的渗透率也将持续提升，预计粉体产品的市场规模未来两年平均增速可达40%左右。纳米级的石墨烯薄膜可转移到柔性衬底上，未来在柔性显示及可穿戴设备方面都有丰富的应用场景，目前已有上市公司投入研发石墨烯柔性触控屏，在医疗、教育、运动等消费行业的产品中也有无限的开发潜力，或为相关产品带来革命性的发展。



世界各国的石墨烯产业发展现状

美国

美国对石墨烯的研究投入较早，石墨烯产业化和应用进程相对较快，其产业布局也呈现多元化，产业链相对比较完整，基本覆盖了从制备及应用研究-石墨烯产品生产-下游应用整个环节。不仅拥有IBM、英特尔、波音等众多研发实力强劲的大型企业，还诞生了众多小型石墨烯企业。美国国防部、国家自然科学基金也投入巨资，重点在石墨烯晶体管、能量存储、超级电容器、晶体管等领域支持石墨烯产业研发及产业化。

日本

日本作为碳材料产业最发达的国家之一，从2007年起就对石墨烯的开发进行资助。如日本科学技术振兴机构2007年就对石墨烯材料和器件的技术开发项目进行资助；经济产业省2011年实施的“低碳社会实现之超轻、高轻度创新融合材料”项目，重点支持了碳纳米管和石墨烯的批量合成技术。除了日本政府的相关投入外，日本众多企业，如日立、索尼、东芝等投入了大量资金和人力从事石墨烯的基础研究以及应用开发，并取得了显著进展。日本索尼公司2012年就研发出了可以生成长度达120米的石墨烯的透明薄膜化学气相生长技术。

韩国

韩国石墨烯产业发展产学研结合紧密，在基础研究及产业化方面发展较为均衡，整体发展速度较快。从政府层面，韩国政府通过提供资金支持、整合研究力量等多方面加大支持力度；从研究层面，韩国成均馆、韩国科学技术院等均在石墨烯方面拥有较强实力；从企业层面，主要以韩国三星集团和LG 公司为主，其中韩国三星集团投入巨大研发力量，保证了其在石墨烯柔性显示、触摸屏以及芯片等领域的国际领先地位，为韩国石墨烯产业发展提供支撑。同时韩国十分注重保护和申请石墨烯专利，目前专利量居全球第三，仅次于美国和中国，远高于欧洲其他国家。

中国的石墨烯产业发展现状

中国石墨烯产业已初步形成“一核两带多点”的空间格局。北京成为石墨烯产业的研发高地，东部沿海地区产业带和内蒙古-黑龙江产业带快速发展，四川、重庆、贵州、广西、陕西等地依托原有产业基础或资源优势，发展迅速。全国各地在建或已建的石墨烯研究院或产业基地30 多家。其中2家国家级产业基地，1家国家级创新中心，2家国家级石墨烯产品质量监督检验中心，这些基地分布广泛、特色鲜明。

未来中国石墨烯产业空间演变趋势：（1）将呈现“强者愈强”，资源要素继续向优势地区汇聚的趋势，东部沿海地区“强者愈强”。（2）热点城市不断涌现，产业园区“遍地开花”，各地政府纷纷上马建设各种石墨烯研究院及产业园，将石墨烯产业作为发展重点。（3）将呈现“特色化、差异化”发展，区域分工格局更加明晰。

中国石墨烯在应用领域的发展情况

石墨烯规模化制备技术：2014年5月，常州二维碳素科技有限公司宣布其第一条年产3万平方米石墨烯透明导电薄膜生产线实现量产；2014年5月28日，宁波墨希公司推出了平均厚度3纳米的石墨烯微粉材料，售价仅为1元/克；2016年5月，山西煤化所完成了低成本高品质石墨烯的吨级工程化放大，中试技术通过省科技厅鉴定，形成10吨级成套工艺技术。

石墨烯应用在功能化器件：香港理工大学的研究人员将钙钛矿石墨烯太阳能电池电源转换效率提高到12%，超越标准的透明太阳能电池，它的每瓦电力成本低于0.5元，意味着生产成本比硅太阳能电池成本低了50%以上；浙江大学的研究人员将石墨烯太阳能电池的效率提高到18.5%，这是目前国际上获得的最高转化效率的石墨烯/半导体异质结太阳能电池。

石墨烯应用在功能涂层：我国在石墨烯功能涂层领域布局较早，处于国际领先地位。常州第六元素材料科技股份有限公司设计的石墨烯防腐涂料耐盐雾时间达3000小时以上，超出传统防腐涂料性能5倍以上，并于去年通过了工信部的国家技术认定；济宁利特纳米技术有限责任公司将石墨烯加入到丙烯酸锌树脂中，制备了防污防腐涂料，耐盐雾时间超过1000小时，公司已完成2000吨石墨烯防腐涂料生产线的建设。

石墨烯应用在半导体信息产业：在半导体信息产业领域，我国与发达国家仍然存在一定的差距。中科院重庆绿色智能技术研究院成功制备出7英寸的柔性石墨烯触摸屏。中科院微电子所制备出了具有极高振荡频率的石墨烯射频器件。山东大学在2英寸SiC衬底上生长出大面积石墨烯，进一步推进石墨烯半导体器件的发展。

中国石墨烯产业发展前景展望

石墨烯作为“新材料之王”，随着技术进步及商业化应用加速，正获得巨大发展前景。“十三五”期间，我国将石墨烯打造成新材料产业发展的先导性产业。中国石墨烯产业正加速向先导产业发展，面对石墨烯生产和应用存在的技术转化能力弱、商业应用领域窄等问题，工信部将以市场开发遇到的问题为导向，以终端产品的需求为牵引，采取一条龙模式，帮助企业构建完善产业链。

2015年10月30日，《中国制造2025》重点领域技术路线图（2015版）正式对外公布，中国石墨烯产业未来十年的发展路径也得到明确，总体目标是“2020年形成百亿产业规模，2025年整体产业规模突破千亿”。



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