石墨烯与硅基技术“联姻” 形成万亿产值

新方法让石墨烯与硅基技术“联姻”

石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的二维晶体，只有一层碳原子的厚度，是迄今最薄也最坚硬的材料，其导电、导热性能超强，远远超过硅和其他传统的半导体材料。科学家们认为，石墨烯有望彻底变革材料科学领域，未来或能取代硅成为电子元件材料，广泛应用于超级计算机、柔性触摸屏、环保和医疗设备、光子传感器以及有机太阳能电池等诸多领域。

但石墨烯征服硅谷之路面临的主要障碍是成功地将石墨烯整合到成熟的金属—硅化物技术内。现在，来自维也纳大学、德国和俄罗斯的研究人员成功地构建出一种新奇且高质量的处于一层石墨烯保护和覆盖下的金属硅化物结构。

为了揭示这一新结构的基本属性，科学家们采用了基于爱因斯坦发现的光电效应而研制的角分辨光电子能谱仪(ARPES)。当一个光粒子同一种材料相互作用时，它能将所有能量传递给材料内的一个电子。如果光粒子的能量足够大，电子获取的能量就足以让它从物质中逃逸。ARPES使科学家们能通过确定电子逃离物质的角度，提取这种材料的电子属性等相关信息。

该研究的合作者、奥地利维也纳大学材料学研究所电子属性研究中心的亚历山大·格鲁雷斯和尼克雷·沃比提斯基表示：“单原子厚度的石墨烯层以及由其制成的混合材料使我们能借用ARPES研究很多新奇的电子现象。”

借用ARPES，科学家们发现，这种石墨烯覆盖的硅化物不会被氧化，所以，其可以用于很多电子材料和设备中。最重要的是，石墨烯层几乎不同其覆盖的硅化物发生反应，这就让其属性得以保存完好。这种石墨烯-硅化物有望广泛应用于半导体、自旋电子、光伏以及热电设备中。(中国行业研究网)

石墨烯产业有望形成万亿产值

石墨烯，2004年首次从石墨中分离得出，是目前世界上已知的最薄的材料，几乎完全透明，具有良好的导热、导电性能。

为推动石墨烯产业化，中国石墨烯产业技术创新战略联盟日前在京成立。该联盟由清华大学、中科院金属研究所、北京现代华清材料科技发展中心等核心单位发起，联合国内从事石墨烯研发、产业化的22家法人机构。联盟成员包括6所高校、4家中科院研究所、17家企业，基本囊括了国内石墨烯研发及产业化的主流单位。

或撬动万亿市场

作为一种新型的纳米材料，石墨烯以其独特的结构、力学和电子性质，在药物投递、肿瘤治疗等生物纳米技术领域有着广泛的应用前景。它是目前人类已知强度最高、韧性最好、重量最轻、透光率最高、导电性最佳的材料。

分析认为，首先，石墨烯如果取代硅，有望让计算机处理器的运行速度快数百倍。其次，石墨烯有望引发触摸屏和显示器产品的革命，制造出可折叠、伸缩的显示器件。再其次，石墨烯可以推动超级电容器发展，使得同等体积的电容扩充5倍以上的容量。此外，石墨烯加入锂电池电极中能够大幅提高导电性能。石墨烯因其超出钢铁数十倍的强度，也有望被用于制造纸片般薄的超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣和“太空电梯”的缆线，在这些领域将引发革命性的突破。

作为一种技术含量极高的碳材料，石墨烯在半导体、光伏、锂电池、航天、军工、LED、触控屏等领域都将带来一次材料革命。由于售价高昂，石墨烯目前尚未产业化。有分析认为，作为一种理想的替代型材料，石墨烯一旦实现产业化其产值至少在万亿以上。

中国产业优势明显

中国具有发展石墨烯产业得天独厚的条件。数据显示，我国石墨矿储量占世界总储量的75%，生产量占世界总产量的72%，是我国少有的几种具有国际竞争优势的矿产之一。

论坛上，各科研单位专家和企业代表认为，石墨烯在我国的应用前景十分广阔，现在行业正处于从技术向商业演变的关键时期。但从实际情况来看，成本和工艺问题的存在使得石墨烯短期内无法形成真正的商业规模，在应用领域来看，锂电池和环保涂层材料有望是国内石墨烯应用领域未来的一大突破口。

石墨烯的制成需要有尖端的制备工艺，目前业内主要有四种制备方法，分别是机械剥离法、外延生长法、氧化石墨还原法和气相沉积法(CVD)。前三种的原材料均为石墨，CVD法原材料则为甲烷居多。由于制造成本相对较低，目前业内多采用机械剥离法和氧化石墨还原法制造石墨烯。

中科院宁波材料所石墨烯研究团队研究员周旭峰表示，目前国内对石墨烯的应用前景颇为看好，多个领域都准备跃跃欲试。但从实际情况来看，制造工艺不稳定和成本居高不下，仍是石墨烯走向产业化最需要解决的问题，从制造工艺来看，目前业内的四种方法均有各自的优势和缺陷，产业技术路径仍在探讨之中。周旭峰认为，由于产业链相对较短，环保和储能领域有望成为率先实现石墨烯商用。

在相关政策扶持方面，工信部原材料司副司长高云虎表示，在编制新材料产业“十二五”发展规划的时候，石墨烯还没有目前这样热门，产业应用前景也并不明朗，因此在规划文本、产品目录中没有把石墨烯作为主要重点，但随着技术和应用的突破，下一步会统筹研究并予以考虑。

产业化难题待破

业内专家指出，石墨烯目前整体主要还处在研发阶段，制备石墨烯的技术工艺还不太成熟，而且成品面积相对较小，不能适应工业化应用。各国对于这个新兴材料还处于一个专利布局期，整个产业链也还没有形成。我国在石墨烯基础研究方面已经十分突出。

有关研究显示，截至2012年底，我国发表的石墨烯论文数量已经超过美国，名列世界首位，而且部分团队的研究成果受到了世界各国的高度重视，被引用达数千次之多。飞速发展的还有我国的石墨烯专利数量，无论从专利受理数量，还是优先权专利数量来看，我国都是仅次于美国的世界第二大国。这意味着，一方面我国企业高度重视石墨烯技术开发并积极申请专利保护，另一方面也表明世界其他国家对我国石墨烯市场相当关注。

然而，在石墨烯产业化道路上存在诸多现实问题，一方面尚未具备规模化生产能力，产品成本高;另一方面石墨烯还未真正形成下游的应用和需求。因此现在既要尽可能降低成本实现规模化生产，又要尽快在产业化应用上实现突破。目前进行石墨烯研究的主要是高校院所等研究单位和少数中小企业，研究力量比较分散，要尽快实现石墨烯产业化，必须通过技术创新和产学研协作，建立一条完整的涵盖石墨烯研发、规模化身材干旱、下游应用等全产业链环节的技术路线和公共科技服务平台和测试平台，通过全行业的共同努力，共同突破关键的技术难题以及在应用领域实现突破，并不断提高技术水平和管理水平。

石墨烯产业联盟的组建宗旨是为了整合协调产业资源;以推进低成本石墨烯及装备的技术进步和产业化为目标，建立上下游、产学研信息、知识产权等资源共享机制;建立与政府沟通的渠道及人才培养、国际合作的平台;推动标准、评价、质量检测体系的建立，促进成员单位的自身发展，提升低成本石墨烯的整体竞争力，从而达到推动石墨烯产业发展的目的。

石墨烯作为ITO导电膜的替代性材料曾被触摸屏行业高度关注。石墨烯技术可以使得显示屏具有柔性，但由于手机等智能终端的产业链太长，产品的成形需要电路板、机身材料等整个供应链的配合。理论上讲这些东西在实验室内已经可以实现，但要商用还需要一定的时间，不仅因为成本离谱，良率问题也很不乐观。业内人士表示，三星电子前期在这方面投入了大量的研发资源，原计划在今年要推出一款类似的概念。(中国行业研究网)

石墨烯离产业化还有多远?

“一年之前，我不敢说我的单层石墨烯已经规模化生产，但现在敢说了。”上海交通大学郭守武教授在台下对记者如是说。

就在之前半小时，郭教授团队实验成果在台上展示PPT时，受到了台下企业界的追问，“我要5公斤，你能给我吗?”“签了合同，几天就能给你。”“价格多少?”“我成本是0.5元/克，但这是郭老师几年心血，他肯定不会以这个价卖给你。”

在国际上，单层石墨烯售价是2000元/克。

同样是石墨烯制备者，中科院宁波材料所刘兆平受到同行的追问，“你9块钱太贵了，你能做到1元/克吗?”“当然可以。”“一两毛钱呢?”“这是商业秘密。”

刘兆平团队多层石墨烯(比单层制备更容易，成本更低)技术已经卖给了华南家族控股股东南江集团的兄弟单位。据悉，该技术产业化项目预计于11月投产，是全球首条30吨石墨烯生产线。

当记者问及该项目产业化前景，刘兆平称“关键看下游。”

中科院金属所与金路集团(000510)签订了技术合作协议。该项目负责人任文才告诉记者，去年该项目已经完成了中试，随时可以工业化，“关键看下游市场。”

石墨烯下游应用广泛，如锂电池、涂料、LED等。下游应用市场若没有成熟，制备就难以量产。一家深圳公司2010年就开始卖石墨烯，但苦于应用市场没有起来，销量一直做不起来。

不过，石墨烯下游应用在部分领域可能率先突破。南京科孚纳米技术有限公司萧小月总经理透露，一位做散热复合材料的海外客户已经提出计划，希望逐月实现每月四吨的供货需求。

刘兆平认为，锂电池、LED将有望成为国内最先利用石墨烯的下游行业。

不过，北京一企业试用了多家科研单位试验室石墨烯产品，他认为，上游石墨烯品质并不稳定。

石墨烯产业链虽然没有成熟，但投资热潮已经显现，刘兆平作为较早掌握该技术的科研人员对此感触很深，他用“太狂热了”来形容。

金路集团(000510)：公司与中科院金属研究所联合开发电池级石墨烯技术已于2012年11月11日对共同完成的“石墨烯材料的规模化制备技术”通过了成果鉴定。公司截止2012年12月31日，共计投入资金600余万元，获得财政补助1300余万元。另外，公司在研石墨烯透明导电薄膜、石墨烯基三位网络散热材料、石墨烯基动力电池项目。

乐通股份(002319)：2013年1月，公司与宁波墨西签署了《石墨烯油墨项目合作协议》，商定组建合资公司从事石墨烯油墨的研发和生产，计划总投资1亿元人民币，合资公司的注册资金为3000万元人民币，公司以现金出资人民币2400万元(占80%股权);乙方以石墨烯油墨的相关技术作价出资600万元(占20%股权)。宁波墨西承诺将以最优惠的价格向合资公司稳定提供石墨烯原料，双方将利用自身的营销网络帮助合资公司推广石墨烯油墨产品。

方大炭素(600516)：公司将建成全球最大的特种石墨生产基地，针状焦及超高功率石墨电极的综合产能也将位居全球炭素企业首位。2013年5月，公司收到了国家知识产权局对“以石灰石为原料制备石墨烯的方法”授予的发明专利权通知书。

华丽家族(600503)：2012年7月，公司披露控股股东南江集团及皙哲投资、中科院宁波材料所、刘兆平研发团队于2012年4月组建宁波墨西科技有限公司，该公司投建的世界上第一条量产石墨烯生产线预计将于2013年建成投产。石墨烯属于高科技新材料，石墨烯产品的成熟并走向产业化还需后续大量的研发和投入。而南江集团暂无将石墨烯项目转让或指定给上市公司的计划。

中国宝安(000009)：预计公司2013、2014的每股收益分别0.18元、0.22元、对应当前股价的市盈率分别为55、45倍，但未来看好公司在锂电池材料的布局特别是上游矿产的开拓以及新能源汽车的推广，维持公司“买入”评级，维持公司股价的2013年12块，2014年14块的目标。

风险提示：原材料价格波动成本上涨风险，锂电行业产能过剩风险，锂电项目进展不及预期风险，新能源汽车推广速度低于预期风险，人民币汇率走高风险。