新材料系列深度报告之再谈石墨烯(PDF 72页)

一、认识石墨烯——材料之王...8
1．石墨烯的定义 ...8
2．石墨烯的分类 ...8
3．石墨烯的优异特性....9
4．石墨烯的前世今生.. 13
5．石墨烯制备技术 ..... 15
二、石墨烯研发——多国政府积极布局 . 19
1．世界各国的石墨烯研发情况 .. 19
2．中国的石墨烯产业发展之路 .. 19
1）碳材料纳入国家新材料产业规划 ...... 19
2）科研投入大，成果跻身一流团队 ...... 20
3）民间联盟在国家支持下稳步发展 ...... 20
4）产业园区逐步完善，优惠政策项目落地 ... 22
5）石墨烯产品标准的进一步完善 .. 25
三、石墨烯应用——广阔天地，大有可为 ..... 26
1． 电子器件领域 ... 27
1）应用于散热材料 . 28
2）应用于柔性触控屏 ..... 29
3）应用于传感器..... 30
4）应用于芯片材料 . 31
2． 能源领域... 32
1）应用于锂电池..... 32
2）应用于太阳能电池 ..... 35
3）应用于燃料电池 . 36
4）应用于 ―超级电池‖和超级电容器 ..... 37
3． 其他应用领域 ... 38
1）作为电缆保护材料 ..... 39
2）作为功能涂料..... 39
3）作为碳质吸附剂 . 40
4）作为绿色、高效催化剂 ..... 44
四、石墨烯产业——民间资本顺势而动 . 45
1．金融资本积极介入石墨烯领域 ...... 45
2．产品以石墨烯涂料和散热膜为主 .. 47
3．重点下游市场扩容助力产业发展 .. 49
行业研究/深度研究 | 2015 年05 月
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1）LED 灯——石墨烯散热膜 . 50
2）便携电子设备——石墨烯电池、导热材料、触控屏、芯片 .... 51
3）新能源汽车——石墨烯电池、石墨烯复合材料  53
4．石墨烯产业链整合拉动上游石墨加工行业 ... 54
5．上市公司持有的专利以制备技术为主 ... 56
6．石墨烯专利申请以初级应用技术为主 ... 57
7．企业研发能力相对较弱，技术尚处培植期 ... 59
8．他山之石——跨国公司为应用领域的研发主力 ... 60
9．石墨烯产业发展方向 ..... 61
五、石墨烯相关上市公司  62
中国宝安：子公司贝特瑞是全球最大的锂离子电池负极材料供应商 62
华丽家族：墨烯集团资产将被注入其中..... 63
南江B：墨西科技的“远亲” .... 64
乐通股份：曾与墨西科技签订合作协议..... 66
中泰化学：与厦门凯纳共同开发石墨烯生产应用技术...... 66
新纶科技：散热膜示范线小规模生产 . 67
烯碳新材：构建从石墨生产销售链到产业园的全景模式 .. 67
中超电缆：拥有石墨烯电缆专利，从事电磁防护应用研究 ...... 68
方大炭素：拥有制备技术专利且股东意向合作开发石墨矿 ...... 68
悦达投资：具备粉体、散热膜和触控屏生产能力 ..... 68
正泰电器：控股子公司从事电子领域研发应用.. 69
东旭光电：与北理工共同开发石墨烯薄膜产品.. 69
南都电源：从事锂电池应用研究. 70
康得新：斥资建立子公司研发石墨烯材料 . 70
图表目录
图 1： 石墨烯碳单层结构8
图 2： 石墨烯转化为其他碳素新材料......8
图 3： 石墨烯层级结构及其光学显微镜成像 ......9
图 4： 石墨烯的优异性能.... 10
图 5： 无散射传输弹道晶体管示意图... 10
图 6： 常见导体电导率对比(𝑺/𝒎).. 11
图 7： 常见半导体载流子迁移率对比(𝒄𝒎𝟐/𝑽 · 𝒔) . 11
图 8： 纳米填料的增强效果对比 .... 11
图 9： 超级纤维示意图 . 11
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图 10： 石墨烯/碳纤维复合汽车 .. 11
图 11： 常见散热材料导热系数(W/m·K). 12
图 12： 透明导电薄膜透明性与导电性的关系...... 12
图 13： 石墨烯吸附苯系物 ...... 13
图 14： 石墨烯的研究历史 ...... 14
图 15： 世界范围内石墨烯相关专利申请（注：2015 年数据截至到2 月） ..... 15
图 16： 多种方法制备石墨烯成本、质量不同，产品应用于不同领域 ... 16
图 17： 计算机模拟单层石墨烯形态 .. 16
图 18： 诺沃肖洛夫团队首次制备石墨烯所用装臵.... 16
图 19： 化学气相沉淀法制备装臵 17
图 20： 化学气相沉淀法原理.. 17
图 21： 氧化还原法机理示意图 .... 17
图 22： SiC 外延生长法示意图 ..... 18
图 23： 金属催化外延生长法示意图 .. 18
图 24： 中国石墨烯产业技术创新战略联盟常务理事各有分工 .. 21
图 26： 中国石墨烯产业技术创新战略联盟成员 . 22
图 27： 主要石墨烯产业园 ...... 22
图 28： 常州石墨烯产业园内江南研究院下设多个子方向研究实验室 ... 23
图 30： 石墨烯触及广阔的应用领域 .. 27
图 31： 不同尺寸石墨烯的应用 .... 27
图 32： 石墨烯在电子器件领域的应用 ..... 28
图 33： 散热片被广泛应用于各种电子元件上...... 28
图 34： 手机用石墨散热片 ...... 28
图 35： 石墨烯散热薄膜.... 28
图 36： 石墨烯触摸屏触控原理 .... 29
图 37： 三星展示柔性屏及其概念手机 ..... 30
图 38： 蓝石科技展示首例石墨烯多点触控柔性屏幕 ...... 30
图 39： 石墨烯传感器被广泛应用于可穿戴设备中.... 31
图 40： 全球可穿戴式设备市场需求预测  31
图 41： IBM 展示制造的155GHz 石墨烯晶体管 ...... 32
图 42： IBM 石墨烯晶体管微观结构.. 32
图 43： 石墨烯在能源领域的应用 32
图 44： 锂离子电池工作原理.. 33
图 45： 锂离子在石墨烯和活化石墨烯扩散过程示意图.. 34
图 46： 石墨烯, 磷酸铁锂和碳之间结构示意图  34
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图 47： 圆柱形锂离子电池 ...... 35
图 48： 智能手机用锂离子聚合物电池 ..... 35
图 49： 太阳能电池结构.... 35
图 50： 石墨烯的能带结构示意图 35
图 51： 2008-2013 年太阳能电池产销量...... 36
图 52： 石墨烯在燃料电池中的应用前景  37
图 53： 超级电容器的结构和原理 37
图 54： 石墨烯在其他领域的应用 38
图 55： 石墨烯可以用用于电缆的电池屏蔽防护 . 39
图 57： 石墨烯吸附范围.... 41
图 58： 氧化石墨烯对重金属离子的吸附效果(mg/L) ..... 41
图 59： 氧化石墨烯对燃料的吸附效果 ..... 41
图 60： 氧化石墨烯吸附水中放射性废物  42
图 61： 石墨烯吸附水中放射性废物 .. 42
图 62： 石墨烯海绵的吸附历程 .... 43
图 63： 石墨烯海绵对油类的吸附能力 ..... 43
图 64： 石墨烯海绵：世界上最轻的材料之一...... 43
图 65： 石墨烯吸附苯及其同系物的过程  44
图 66： 石墨烯吸附一氧化碳原理 44
图 67： 氧化石墨烯催化机理.. 45
图 69： 重庆墨希科技-影驰SETTLER α 石墨烯手机 49
图 70： 济南墨希科技引进-格芬石墨烯环保涂料 ...... 49
图 71： 厦门凌拓科技-邦邦熊云体温计 ... 49
图 72： 灰山石科技-良℃石墨烯降温贴 ... 49
图 73： 采用铝合金散热器的LED 球泡灯的一般构成..... 50
图 74： 采用石墨烯塑料散热器的LED 球泡灯的一般构成 ... 50
图 75： 全球LED 照明需求持续增长 . 50
图 76： 中国LED 照明需求快速增长 . 50
图 77： 2012-2016 年全球智能手机出货量预测 ...... 51
图 78： 2012-2016 年全球平板电脑出货量预测 ...... 51
图 79： 石墨烯触控屏具有广阔的市场需求空间 . 53
图 80： 全国新能源汽车销量.. 53
图 81： 新能源汽车电池性能比较 54
图 83： 石墨产业主要以天然石墨出口和粗加工为主 ...... 55
图 84： 2014 年以来石墨电极价格出现大幅下滑 ..... 55
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图 85： 烯碳新材间接持有石墨深加工企业奥宇石墨51%的股权.... 56
图 86： 国内外申请人石墨烯中国专利申请情况 . 58
图 87： 国内申请人石墨烯中国专利申请技术分布.... 58
图 88： 国外申请人石墨烯中国专利申请技术分布.... 58
图 89： 国内申请人中国专利申请前10 位应用领域. 59
图 90： 国外申请人中国专利申请前10 位应用领域. 59
图 91： 三星石墨烯研发、产业化进展 ..... 60
图 92： IBM 石墨烯晶体管运行速度不断创新高  61
图 93： 石墨烯产业发展趋势示意图 .. 62
图 94： 上市公司涉及的石墨烯领域 .. 62
图 95： 中国宝安通过资金介入支持贝特瑞在石墨及石墨烯领域的整合...... 63
图 96： 资产注入后华丽家族将持有墨烯控股100%的股权  63
图 97： 南江B 与墨西科技有股权关联 .... 66
图 98： 中泰化学于13 年8 月增资厦门凯纳并持有35%的股权..... 67
图 99： 烯碳新材的石墨烯产业链及产业园建设 . 67
图 100： 中超电缆持股常州中超和无锡明珠 ..... 68
图 101： 悦达投资持股悦达新材料、墨特瑞新材料 ...... 69
图 102： 正泰电器持股新池能源 69
表格1：石墨烯各种制备方法优劣比较 .. 15
表格2：《新材料产业十二五发展规划》鼓励碳素新材料的发展 .. 20
表格3：国家自然基金委资助的有关石墨烯的重大项目清单  20
表格4：无锡产业园给予高新技术企业的优惠政策 ...... 24
表格5：联盟制定的石墨烯材料名词术语与定义 .. 25
表格6：首批石墨烯国家标准分工情况 .. 26
表格7：各种锂电池负极材料理论比容量 ..... 33
表格8：典型锂离子电池材料体系及其力学性能 .. 34
表格9：超级电容器的技术特性 ..... 38
表格10：石墨烯与常用电缆金属电阻率比较  39
表格11：碳质吸附材料特点及应用  41
表格12：石墨烯催化剂的优缺点 ... 45
表格13：Wind 石墨烯指数成份股 . 46
表格14：其他石墨烯相关公司 ...... 46
表格16：智能手机屏幕大、质量轻和待机时间长难以兼得 . 52
表格17：主要汽车生产国新能源汽车规划目标 .... 53
表格18：上市公司持有或间接持有的石墨烯专利清单 . 56
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表格19：石墨烯领域中国专利申请量排名前60 位的申请人及申请量  59
表格21：石墨烯相关公司简况 ...... 70
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