石墨烯是雙層碳原子，將一個(gè)碳原子與周圍的三個(gè)碳原子結(jié)合形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)。 理想的雙層石墨烯片由一層致密的碳六元環(huán)組成，沒(méi)有任何結(jié)構(gòu)缺陷，長(zhǎng)度約為0.35nm。 它是迄今為止最薄的二維納米碳材料。 石墨烯是目前自然界中最薄、強(qiáng)度最高的材料，其斷裂硬度是最好的鋼材的200倍。 同時(shí)具有良好的彈性，拉伸幅度可達(dá)自身規(guī)格的20%。 目前，石墨烯的量產(chǎn)主要有氧化還原法和物理液相沉積法（CVD）。 其中，氧化還原法的原料為石墨，CVD法的原料為乙烷、乙炔等含碳氨。 目前的趨勢(shì)是生產(chǎn)缺陷最少的高質(zhì)量石墨烯。 因此，CVD 方法在大多數(shù)應(yīng)用中使用得更為頻繁。

石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域

由于石墨烯具有優(yōu)異的復(fù)合性能，其下游應(yīng)用雖然尚未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，但其潛在的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。 在這些潛在的應(yīng)用領(lǐng)域中，重點(diǎn)應(yīng)該放在復(fù)合材料、過(guò)濾器、儲(chǔ)能、晶體管、傳感器、柔性透明電極等方面。石墨烯的特性組合使其得到廣泛應(yīng)用。 然而，應(yīng)該注意的是，此類應(yīng)用通常需要石墨烯的導(dǎo)電性或機(jī)械性能。 這導(dǎo)致石墨烯在每個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域都具有競(jìng)爭(zhēng)材料，并且與它們相比，石墨烯表現(xiàn)不同。

◆輕質(zhì)復(fù)合增強(qiáng)材料

在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，尤其是民航、航天和車輛行業(yè)，大部分應(yīng)用都需要輕質(zhì)復(fù)合增強(qiáng)材料。 用碳復(fù)合材料代替金屬實(shí)現(xiàn)汽車輕量化，可以有效提高能源效率。 政府對(duì)汽車能效的大力推動(dòng)也部分促進(jìn)了行業(yè)的發(fā)展。 在替代輕質(zhì)材料的過(guò)程中，石墨烯將發(fā)揮重要作用。

石墨烯的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了該應(yīng)用領(lǐng)域的需求。 石墨烯是迄今為止人類已知的最堅(jiān)硬的物質(zhì)，可與單壁碳納米管媲美； 比碳纖維硬20倍； 和極高的拉伸硬度。 此外，自下而上的合成允許石墨在銅或鎳泡沫上生長(zhǎng)。 借助催化金屬進(jìn)行蝕刻會(huì)產(chǎn)生微孔、輕質(zhì)石墨烯泡沫。

石墨烯在輕質(zhì)復(fù)合增強(qiáng)材料領(lǐng)域的應(yīng)用有兩大優(yōu)勢(shì)：一是多層氧化石墨烯，可作為3D打印材料； 另一種是可以在催化泡沫金屬上合成3D石墨烯或石墨烯氣凝膠，其密度僅為0.16g/cm3，是目前最輕的材料。 然而，與其他材料相比，石墨烯作為一種輕質(zhì)復(fù)合增強(qiáng)材料，也存在較高的成本局限性。 纖維、納米纖維和碳納米管更容易制成高性能和低成本的復(fù)合材料。 石墨烯納米帶性能較好，但無(wú)法制備，價(jià)格較高。

◆生物醫(yī)學(xué)傳感

生物醫(yī)學(xué)傳感是一種對(duì)生物物質(zhì)敏感并將其含量轉(zhuǎn)換成聯(lián)通號(hào)碼進(jìn)行檢測(cè)的儀器。 將固定化的生物敏感材料作為識(shí)別器件，與適當(dāng)?shù)睦砘瘋鞲衅骱托盘?hào)放大器件相結(jié)合，構(gòu)成分析工具或系統(tǒng)。

與碳納米管相比，石墨烯也是一種理想的生物傳感器材料。 它具有碳納米管的廉價(jià)、環(huán)境友好、生物相容性、活性官能團(tuán)分布均勻等優(yōu)點(diǎn)。 同時(shí)，由于富含大量的甲基、羥基等基團(tuán)，石墨烯具有良好的熔融性能，這是碳納米管所不具備的。 另一種方法是使用石墨烯和金屬薄膜傳感。 由于石墨烯可以緊密結(jié)合生物分子，因此可以提高傳感的靈敏度。 石墨烯結(jié)合得越緊密，感應(yīng)的電磁屏蔽效果就越小。

與其他材料相比，石墨烯可以與現(xiàn)有材料競(jìng)爭(zhēng)或優(yōu)于現(xiàn)有材料，但可能不如其他無(wú)機(jī)二維材料。 碳納米管、納米粒子、納米罐功能化 MEMS 和半導(dǎo)體二維材料（例如氮化物）也都具有直接功能，其靈敏度在很大程度上取決于受體材料和介質(zhì)。

◆過(guò)濾器

許多行業(yè)都需要過(guò)濾，包括物理產(chǎn)品的分離、生物樣品的純化、海水的凈化等。由于石墨烯具有良好的阻隔性能、納米孔隙可調(diào)、層寬可控，因此在過(guò)濾器領(lǐng)域的應(yīng)用非常突出。

過(guò)濾石墨烯的方法有兩種：一種是通過(guò)石墨烯薄膜的孔隙過(guò)濾。 因?yàn)閮羲冗^(guò)濾會(huì)帶來(lái)更高的壓力，所以過(guò)濾介質(zhì)需要有更大的硬度，而合成石墨烯一般缺陷較少，可以算是一種優(yōu)良的過(guò)濾介質(zhì)。 石墨烯生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新進(jìn)一步增強(qiáng)了這一優(yōu)勢(shì)。 可調(diào)節(jié)的孔隙率有利于過(guò)濾，因?yàn)橹挥写笥诳紫堵实牟牧喜拍鼙贿^(guò)濾掉。 通過(guò)控制氧化介質(zhì)的加入時(shí)間，可以進(jìn)一步控制石墨烯孔隙的大小。 第二種是將薄膜邊緣朝上放置，以便材料可以穿過(guò)石墨烯之間的層寬。 這些方法主要用于海水淡化。 由于石墨烯層寬大于海水中的水合離子，多層氧化石墨烯可用于過(guò)濾。

與其他材料相比，石墨烯有缺點(diǎn)：石墨烯的孔徑與硅藻土相似，長(zhǎng)期以來(lái)一直用于滲透汽化淡化海水，但最新研究證明，硅藻土也可用于反滲透海水淡化。 據(jù)悉，硅藻土的孔隙率比石墨烯更可控。

◆DNA測(cè)序

石墨烯在 DNA 測(cè)序中的應(yīng)用看起來(lái)很有前途，但市場(chǎng)還不成熟，現(xiàn)在將其與競(jìng)爭(zhēng)材料進(jìn)行比較還為時(shí)過(guò)早。 石墨烯 DNA 測(cè)序背后的原理是使用基于石墨烯的電子傳感與納米孔相結(jié)合。 讓單個(gè)DNA分子通過(guò)石墨烯電子傳感，就像一串珠子穿過(guò)細(xì)密的鐵絲網(wǎng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、高通量的單分子測(cè)序。 除此之外，還有許多其他類型的 DNA 測(cè)序，每種在成本、測(cè)序時(shí)間和準(zhǔn)確性方面各有優(yōu)缺點(diǎn)。 與其他幾種方法相比，石墨烯納米孔具有通量低和雙層測(cè)序不準(zhǔn)確的缺點(diǎn)，而多層石墨烯的使用可以顯著提高準(zhǔn)確性。 使用石墨烯進(jìn)行 DNA 測(cè)序的好處是可以長(zhǎng)時(shí)間讀取，而無(wú)需將長(zhǎng)鏈 DNA 分解成小片段。 因此，這些方法具有低成本和高可移植性。

目前，DNA測(cè)序方法有很多種，很難確定哪一種會(huì)主導(dǎo)市場(chǎng)。 初步調(diào)查結(jié)果表明，成本和確定性將是最大的驅(qū)動(dòng)因素。 由于石墨烯傳感的成本效益，隨著DNA測(cè)序在醫(yī)療行業(yè)的部署，石墨烯有望得到更廣泛的應(yīng)用。

◆透明電極

透明電極可廣泛應(yīng)用于顯示器、觸摸屏和太陽(yáng)能電池板等領(lǐng)域，市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)10億歐元。 但由于銦的稀缺性，其價(jià)格仍在下跌，業(yè)界仍在尋找能夠替代氧化銦錫的材料。 據(jù)悉，隨著人們對(duì)柔性電子技術(shù)關(guān)注度的不斷提高，與剛硬易碎的氧化銦錫相比，新型透明電極更具柔性。 雙層石墨烯的透明性和導(dǎo)電性使其在該領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用。 石墨烯的長(zhǎng)度和透明度有關(guān)。 假設(shè)在90%透明度下柔韌性只能達(dá)到15Ω/m2，這基本上適用于所有應(yīng)用。 雙層石墨烯可以實(shí)現(xiàn)這些薄層內(nèi)阻，而大面積石墨烯則沒(méi)有額外的結(jié)內(nèi)阻。

由于競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)的出現(xiàn)和銦產(chǎn)值的下降，石墨烯在透明電極中的使用受到限制。 但石墨烯可用于柔性電子產(chǎn)品，在這方面它優(yōu)于其他納米技術(shù)。 隨著對(duì) ITO 替代品的需求下降，已經(jīng)開(kāi)發(fā)并商業(yè)化了多種替代品。 石墨烯和ITO的主要競(jìng)爭(zhēng)材料是金屬納米片、碳納米管和金屬網(wǎng)。 已經(jīng)研究了提高透明度和結(jié)內(nèi)阻的技術(shù)。

與過(guò)去 10 年工業(yè)化的其他材料相比，石墨烯目前表現(xiàn)不佳。 例如 Inc.只能做到30Ω/m2，透明度90%，模糊度小于0.6%； Inc.的亞微米金屬網(wǎng)只能做到5Ω/m2，透明度96%，模糊2%； 而我國(guó)南京石墨烯企業(yè)可以做到150Ω/m2，透明度84%，模糊度小于1%。 由于均勻性，石墨烯薄膜可以減少模糊。 石墨烯納米帶的性能優(yōu)于其他材料，其內(nèi)阻會(huì)降低。 石墨烯與納米技術(shù)的結(jié)合更有前途，因?yàn)槭┛梢赃M(jìn)一步提高內(nèi)阻和導(dǎo)熱性。

◆儲(chǔ)能

能量存儲(chǔ)可用于廣泛的應(yīng)用，包括便攜式電子產(chǎn)品、汽車和可再生能源的存儲(chǔ)。 由于環(huán)境保護(hù)的要求，可再生能源和新能源汽車的發(fā)展將促進(jìn)該行業(yè)的發(fā)展。 用于長(zhǎng)期放電和快速放電的電池和超級(jí)電容器需要大面積的材料來(lái)積累和儲(chǔ)存電荷。 電池的電極也需要具有高導(dǎo)電性。 石墨烯長(zhǎng)期以來(lái)一直被研究用于電池和靜電單層電容器。 對(duì)于這種應(yīng)用，最好使用高質(zhì)量的石墨烯，比如三維石墨烯，即石墨烯泡沫和氣凝膠。 高比表面積允許更大的能量容量； 微米大小的孔可以讓電解液快速通過(guò)材料。

石墨烯，尤其是石墨烯泡沫，與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)電池相比具有顯著優(yōu)勢(shì)。 隨著人們對(duì)儲(chǔ)能應(yīng)用越來(lái)越感興趣，石墨烯電極有望廣泛應(yīng)用于電池和超級(jí)電容器。 石墨烯在儲(chǔ)能領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是活性炭和石墨。 活性炭是一種具有高比表面積和納米級(jí)孔隙的高性價(jià)比材料，使其成為有力的競(jìng)爭(zhēng)者。 由于活性炭目前用于高端電池，石墨烯電極必須性能極佳才能成為新的儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)。

與石墨烯相比，活性炭的主要缺點(diǎn)是孔隙之間的連通性有限，從而限制了電子傳輸。 由于現(xiàn)有活性炭生產(chǎn)方法的局限性，基本上不可能實(shí)現(xiàn)間隙互連的可控性。 最近的研究表明，通過(guò)將碳源轉(zhuǎn)化為相互關(guān)聯(lián)的碳源，可以顯著提高活性炭的性能。 借助三維石墨烯，提高了石墨烯電極的性能。 表面積的減少大大增加了可以儲(chǔ)存的能量。

◆晶體管

晶體管是電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)，并且趨勢(shì)是向更小、更高效的晶體管發(fā)展。 以石墨烯為開(kāi)關(guān)材料的晶體管受到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。 晶體管控制電子的流動(dòng)，電子具有下載流子或上載流子的量子熱特性。 石墨烯的高遷移率使其具有潛在的場(chǎng)效應(yīng)。 據(jù)悉，石墨烯可以將電子的載流子容量保持在微米級(jí)。 石墨烯是一種不完美的載流子電子有源器件，載流子-軌道耦合度低。 用石墨烯操縱電子載體是不可能的。 摻雜石墨烯改善了載流子軌道耦合，即石墨烯作為載流子晶體管的開(kāi)關(guān)材料還需要進(jìn)一步創(chuàng)新。

由于過(guò)渡金屬配合物等競(jìng)爭(zhēng)材料的更高性能，石墨烯作為高性能晶體管和載體電子的活性元素的應(yīng)用受到限制，但作為復(fù)合增強(qiáng)材料仍然很有前途。 石墨烯本質(zhì)上不是半導(dǎo)體。 競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手包括所有類型的半導(dǎo)體，從多晶硅等半導(dǎo)體到碳化物等二維半導(dǎo)體。

石墨烯在該應(yīng)用中的主要缺點(diǎn)是它是一種帶隙為零的金屬。 在沒(méi)有帶隙的情況下，石墨烯具有相對(duì)較高的關(guān)斷電壓。 引入帶隙可以通過(guò)兩種方式解決這個(gè)問(wèn)題：摻雜和量子規(guī)范效應(yīng)。 摻雜的穩(wěn)定性和石墨烯納米帶的邊緣效應(yīng)都會(huì)產(chǎn)生影響。 但過(guò)渡金屬配合物等半導(dǎo)體二維材料作為活性元素的性能優(yōu)于石墨烯。 而石墨烯將電子載流子保持在載流子電子距離內(nèi)的能力極為罕見(jiàn)。 鑒于這些稀有性，石墨烯很可能在該領(lǐng)域發(fā)揮作用。 由于石墨烯不是理想的載體電子有源元件，因此需要積極研究石墨烯、碳化物等復(fù)合材料來(lái)制作載體電子元器件和控制電子載體。

石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

根據(jù)全球新材料發(fā)展史可以看出，新材料獲得商業(yè)成功的途徑有兩種，一種是獲得實(shí)時(shí)收益，另一種是經(jīng)過(guò)多年研究找到利基應(yīng)用，以及最終發(fā)展成廣泛的應(yīng)用。 但是一種新材料最終會(huì)被另一種新材料所取代。

石墨烯不同于那些較新的材料，其應(yīng)用領(lǐng)域正在快速發(fā)展，而這些快速下滑也將促使更多的公司進(jìn)入市場(chǎng)。 石墨烯的商業(yè)化將比其他新材料快得多。 石墨烯最初的商業(yè)化產(chǎn)品是對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的迭代改進(jìn)，例如加大頭盔、改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品的涂層等。 這些方法不需要在實(shí)驗(yàn)室中找到市場(chǎng)領(lǐng)先的突破性功能。 然而，要使石墨烯廣泛用于其他應(yīng)用，它需要優(yōu)于其他競(jìng)爭(zhēng)材料。 常年預(yù)測(cè)，一旦實(shí)驗(yàn)室級(jí)性能石墨烯實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)，這些領(lǐng)域的應(yīng)用將帶動(dòng)石墨烯更大規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用。

也就是說(shuō)，可以實(shí)現(xiàn)潛在突破性應(yīng)用的新型石墨烯現(xiàn)在正在商業(yè)化生產(chǎn)。 由于現(xiàn)有生產(chǎn)制備技術(shù)的創(chuàng)新，未來(lái)10年內(nèi)將出現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化。

1、優(yōu)質(zhì)石墨烯成本高

優(yōu)質(zhì)石墨烯供應(yīng)量少、價(jià)格高，尤其是定制石墨烯的應(yīng)用，短期內(nèi)將限制石墨烯的發(fā)展。 據(jù)悉，新型石墨烯的批量化生產(chǎn)還需要進(jìn)一步創(chuàng)新，如三維石墨烯、納米纖維、石墨烯泡沫等，新型石墨烯可用于更多領(lǐng)域的應(yīng)用，其生產(chǎn)對(duì)石墨烯的發(fā)展至關(guān)重要。行業(yè)。

2、應(yīng)用市場(chǎng)太多，缺乏重點(diǎn)

石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域太多，缺乏重點(diǎn)，導(dǎo)致石墨烯的發(fā)展可能性多種多樣，這將限制石墨烯產(chǎn)業(yè)的下滑速度。 由于存在不同類型的石墨烯，并且尚未完全了解每種石墨烯的最理想應(yīng)用，因此探索其所有應(yīng)用領(lǐng)域非常重要。 石墨烯針對(duì)不同應(yīng)用的發(fā)展方向有很多，目前的研究還沒(méi)有集中在最有前景的方向上。 此外，復(fù)合材料性能優(yōu)良，發(fā)展前景良好。 但由于石墨烯的發(fā)展處于中期，開(kāi)發(fā)難度很大，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)。

3.制備和處理過(guò)程的局限性

要想實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，必須依靠石墨烯的獨(dú)特性能，但只有雙層無(wú)瑕疵的石墨烯才具有石墨烯獨(dú)有的特性。 因此，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量石墨烯的生產(chǎn)尤其具有挑戰(zhàn)性，尤其是要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。 石墨烯層之間相互吸引，這使得石墨烯的制備非常困難，而剝離的石墨烯通常有幾層，而不是雙層。 與碳納米管類似，需要強(qiáng)酸才能完全剝離高含量雙層石墨烯。 然而，通過(guò)CVD制備石墨烯更難避免多層。 采用成核生長(zhǎng)法合成石墨烯會(huì)形成多重碳化物，因此存在氫鍵缺陷。 將沉積限制在雙層膜上也非常困難。 眾所周知，將石墨烯從催化表面轉(zhuǎn)移到所需的基板會(huì)產(chǎn)生缺陷。 因此，迫切需要技術(shù)創(chuàng)新來(lái)克服 CVD 合成石墨烯的這些挑戰(zhàn)。

4、來(lái)自其他新材料的競(jìng)爭(zhēng)

石墨烯因其特性而獨(dú)一無(wú)二。 而且，由于單個(gè)應(yīng)用程序僅使用部分功能，因此每個(gè)應(yīng)用程序都具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)。 對(duì)于每一種應(yīng)用，都有幾種極具競(jìng)爭(zhēng)力的替代技術(shù)。 有些優(yōu)于石墨烯，或與石墨烯競(jìng)爭(zhēng)。 這限制了石墨烯在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。

全球石墨烯市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)

一、全球石墨烯市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

●石墨烯市場(chǎng)處于起步階段

由于石墨烯是十多年前開(kāi)發(fā)的，目前石墨烯市場(chǎng)還處于起步階段，主要包括一些生產(chǎn)和供應(yīng)企業(yè)。 根據(jù)最近一份關(guān)于石墨烯的市場(chǎng)報(bào)告，在過(guò)去的幾年里，石墨烯行業(yè)呈現(xiàn)出快速而穩(wěn)定的下滑趨勢(shì)。 近期年均復(fù)合跌幅超過(guò)30%，高達(dá)60.7%。 目前企業(yè)收入主要來(lái)自研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)，而所有經(jīng)營(yíng)最終產(chǎn)品的下游應(yīng)用初創(chuàng)企業(yè)幾乎沒(méi)有收入。 整個(gè)行業(yè)的銷售額都在下降，但某些石墨烯生產(chǎn)公司的表現(xiàn)不如先前預(yù)期。 石墨烯生產(chǎn)技術(shù)的快速發(fā)展導(dǎo)致石墨烯生產(chǎn)商廣泛使用專有技術(shù)。 一些石墨烯制造商被淘汰。 擁有專有的自下而上合成方法，獲利400萬(wàn)歐元，但4年后倒閉。 據(jù)悉，通用石墨烯也盈利870萬(wàn)港元。 該公司已經(jīng)從生產(chǎn)石墨烯轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)透明導(dǎo)電氧化物/金屬?gòu)?fù)合物。

石墨烯生產(chǎn)企業(yè)個(gè)股表現(xiàn)不佳

雖然市場(chǎng)整體下跌，但石墨烯和石墨生產(chǎn)商的庫(kù)存繼續(xù)減少。 這主要包括幾方面的誘因：一是很多關(guān)于石墨烯炒作和小供應(yīng)企業(yè)倒閉的新聞報(bào)道減少，人們對(duì)石墨烯開(kāi)發(fā)的熱情已經(jīng)破滅； 另一個(gè)是缺乏商業(yè)產(chǎn)品。 與其他納米技術(shù)公司一樣，由于炒作已被擱置且該公司尚未實(shí)現(xiàn)廣泛的出價(jià)，股價(jià)已從其最高市值大幅上漲。 一旦石墨烯開(kāi)始工業(yè)化應(yīng)用，石墨烯市場(chǎng)有望下滑。 隨著新進(jìn)入者不斷涌現(xiàn)，競(jìng)標(biāo)可能是維持現(xiàn)有大企業(yè)市場(chǎng)地位的關(guān)鍵。

2、全球石墨烯細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域市場(chǎng)下滑預(yù)測(cè)

預(yù)計(jì)未來(lái)10年，隨著石墨烯應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化，石墨烯產(chǎn)業(yè)將快速衰退。 石墨烯應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)力將從學(xué)術(shù)實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)向小型企業(yè)。 復(fù)合材料、儲(chǔ)能、水凈化和音頻等應(yīng)用的降幅最大。 石墨烯產(chǎn)業(yè)最大的細(xì)分領(lǐng)域?qū)⑹翘娲祭w維在民用航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。 2020年以后，隨著工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，特別是海水淡化技術(shù)的普及，研發(fā)機(jī)構(gòu)對(duì)石墨烯的需求將穩(wěn)步下降，成為石墨烯工業(yè)應(yīng)用的小規(guī)模部分。

●輕質(zhì)復(fù)合增強(qiáng)材料領(lǐng)域

預(yù)計(jì)未來(lái)幾年，復(fù)合增強(qiáng)輕量化材料領(lǐng)域?qū)⒁阅昃?%~10.6%的復(fù)合率下滑。 復(fù)合材料在民用航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用將實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值30億歐元，復(fù)合材料在車輛上的應(yīng)用將實(shí)現(xiàn)利稅。 140億港元。 該領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)是搶占低端輕量化應(yīng)用的市場(chǎng)份額。 現(xiàn)有的應(yīng)用市場(chǎng)主要以碳纖維為主。 其在民用航天復(fù)合材料領(lǐng)域的市場(chǎng)占有率達(dá)到73%，在車用復(fù)合材料領(lǐng)域的市場(chǎng)占有率達(dá)到3%。 . 未來(lái)石墨烯市場(chǎng)份額很可能取決于石墨烯氣凝膠和交聯(lián)氧化石墨烯膜的生產(chǎn)。 在這兩個(gè)領(lǐng)域，石墨烯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)超其他競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)。

雖然復(fù)合材料產(chǎn)品已經(jīng)開(kāi)始使用，但預(yù)計(jì)民航、航天應(yīng)用的急劇下降還需要3～7年； 而車輛應(yīng)用的急劇下降需要5到10年的時(shí)間。 為此，未來(lái)需要準(zhǔn)確評(píng)估應(yīng)用在民用航天領(lǐng)域所能帶來(lái)的收益； 嚴(yán)格控制3D石墨烯的生產(chǎn)加工，確保材料的一致性和可靠性。 隨著3D石墨烯或纖維復(fù)合材料的不斷研發(fā)，石墨烯的市場(chǎng)份額將進(jìn)一步縮小。

●音響設(shè)備領(lǐng)域

音響設(shè)備的大規(guī)模使用導(dǎo)致石墨烯在消費(fèi)電子領(lǐng)域的應(yīng)用出現(xiàn)下滑，預(yù)計(jì)年復(fù)合下滑率將達(dá)到17%。 3D 石墨烯可實(shí)現(xiàn)更薄、更小、更高效的音頻驅(qū)動(dòng)器，因此 3D 石墨烯的可靠生產(chǎn)將進(jìn)一步增加其市場(chǎng)份額。 未來(lái)3-5年，隨著大型節(jié)能元器件領(lǐng)域?qū)κ┑男枨笙陆担A(yù)計(jì)石墨烯在該領(lǐng)域的應(yīng)用將快速下滑。

●儲(chǔ)能領(lǐng)域

未來(lái)幾年，石墨烯在電池正極市場(chǎng)的應(yīng)用將實(shí)現(xiàn)3億歐元的產(chǎn)值，年均復(fù)合下降24%； 石墨烯在超級(jí)電容器市場(chǎng)的應(yīng)用將達(dá)到1.4億英鎊，年均復(fù)合下降11%。 石墨烯泡沫或其他多孔三維石墨烯將得到廣泛應(yīng)用，其性能將超越目前需要替代的儲(chǔ)能電極材料。 為了在未來(lái)擴(kuò)大市場(chǎng)份額，需要改進(jìn)現(xiàn)有3D石墨烯的生產(chǎn)并增加成本。 隨著電動(dòng)汽車的廣泛應(yīng)用，大容量電池需求的快速下降，以及包括再生制動(dòng)和太陽(yáng)能輸出功率在內(nèi)的應(yīng)用需求下降，對(duì)超級(jí)電容器的需求增加。 預(yù)計(jì)未來(lái)石墨烯將用于該領(lǐng)域。 3～5年快速下降。

●凈水領(lǐng)域

未來(lái)幾年，石墨烯在凈水領(lǐng)域的應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到120億港元，年均復(fù)合遞減率將達(dá)到13%。 海水反滲透淡化需要低成本、高通量的滲透膜，海水凈化在該領(lǐng)域占據(jù)70%以上的市場(chǎng)份額。 只要整個(gè)海水淡化系統(tǒng)的產(chǎn)值快速上升，石墨烯就有可能迅速搶占市場(chǎng)份額。 預(yù)計(jì)未來(lái)3-5年石墨烯將實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，在此期間需要較長(zhǎng)的培育期。 隨著石墨烯實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，2020年后將快速下降。

三、全球石墨烯市場(chǎng)空間預(yù)測(cè)

到2025年，石墨烯在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用有望實(shí)現(xiàn)快速下滑，2017-2025年平均下滑幅度為72.8%（詳見(jiàn)圖）。 這意味著用于特定應(yīng)用的石墨烯產(chǎn)量迅速下降，以及用于最有前途應(yīng)用的石墨烯、碳纖維或其他標(biāo)準(zhǔn)材料的市場(chǎng)份額迅速下降。 未來(lái)幾年，石墨烯的市場(chǎng)應(yīng)用采用率預(yù)計(jì)將下降，因?yàn)樵谛袠I(yè)發(fā)展中期推出的初期產(chǎn)品將大大優(yōu)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。 在大規(guī)模生產(chǎn) 3D 石墨烯之前，任何意外的延遲都會(huì)減緩這些快速下降。

圖 2017-2025年全球石墨烯市場(chǎng)空間預(yù)測(cè)

石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)展望

一、石墨烯生產(chǎn)趨勢(shì)展望

大規(guī)模生產(chǎn)高質(zhì)量石墨烯的困難導(dǎo)致生產(chǎn)成本高。 當(dāng)前生產(chǎn)趨勢(shì)：一是努力克服高質(zhì)量石墨烯量產(chǎn)加工的局限性。 現(xiàn)有客戶大多來(lái)自學(xué)術(shù)或其他研究機(jī)構(gòu)，由于他們的消費(fèi)低，因此帶來(lái)潛在的石墨烯供應(yīng)短缺。 尤其是一些本已賺取數(shù)百萬(wàn)歐元利潤(rùn)的石墨烯生產(chǎn)企業(yè)相繼倒閉，更加印證了人們對(duì)此的判斷。 大部分石墨烯廠商紛紛擴(kuò)大業(yè)務(wù)，多元化生產(chǎn)，生產(chǎn)新的應(yīng)用產(chǎn)品，或投資應(yīng)用企業(yè)。 二是現(xiàn)有小眾石墨烯的生產(chǎn)，如交聯(lián)氧化石墨烯、三維石墨烯、納米薄片、納米帶、量子點(diǎn)等。 所有這些石墨烯都只是處于早期研究階段，未來(lái)可以用于個(gè)別應(yīng)用，而基礎(chǔ)石墨烯正在逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

2、石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域衰退點(diǎn)展望

因?yàn)榇罅康钠髽I(yè)進(jìn)入了石墨烯生產(chǎn)領(lǐng)域，但是基于新的生產(chǎn)方式，未來(lái)還會(huì)有更多的企業(yè)進(jìn)入，而石墨烯的生產(chǎn)和制備還沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的快速下滑速度。 未來(lái)需要?dú)⑹旨?jí)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)快速下降。

●增長(zhǎng)點(diǎn)一：儲(chǔ)能設(shè)備更輕、更小

石墨烯在更輕、更小儲(chǔ)能器件領(lǐng)域的應(yīng)用，將推動(dòng)石墨烯生產(chǎn)、裝備集成等應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。 電池創(chuàng)新落后于其他先進(jìn)消費(fèi)電子領(lǐng)域的創(chuàng)新。 未來(lái)將進(jìn)一步發(fā)展高導(dǎo)電率、微孔電極的大容量電池和超級(jí)電容器； 開(kāi)發(fā)新型石墨烯，例如 3D 石墨烯，可以在保持高導(dǎo)電性的同時(shí)最大化表面積。 3D石墨烯潛在的大規(guī)模商業(yè)開(kāi)發(fā)需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為商業(yè)應(yīng)用； 發(fā)展新型石墨烯在儲(chǔ)能設(shè)施中的應(yīng)用； 高純石墨烯的制備方法有待進(jìn)一步改進(jìn)； 在取代現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)方面，這種能源存儲(chǔ)設(shè)備的新能力正在脫穎而出。

●增長(zhǎng)點(diǎn)2：復(fù)合增強(qiáng)輕量化材料

石墨烯在超輕復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用，將推動(dòng)石墨烯生產(chǎn)、設(shè)備集成、商業(yè)銷售等應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。 石墨烯泡沫和石墨烯氣凝膠是最輕和最強(qiáng)的材料。 該材料在現(xiàn)有應(yīng)用領(lǐng)域可以替代碳纖維等其他輕量化材料。 其應(yīng)用范圍從輕質(zhì)民航材料到消費(fèi)電子產(chǎn)品。 高效能球員等領(lǐng)域。 新型石墨烯將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)規(guī)模化商業(yè)化發(fā)展。 因此，有必要進(jìn)一步加強(qiáng)石墨烯生產(chǎn)企業(yè)與應(yīng)用企業(yè)之間的合作。 隨著創(chuàng)新的推動(dòng)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的加強(qiáng)，其他對(duì)輕質(zhì)材料要求更高的領(lǐng)域的應(yīng)用將得到進(jìn)一步發(fā)展。