技术升级 石墨烯薄膜成产业链新宠

http://www.plas.hc360.com2017年08月01日11:16 来源:unima新材网T|T

    慧聪塑料网讯: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。

    技术升级石墨烯薄膜成产业链新宠

    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。

    在常州石墨烯产业园聚集了上百家石墨烯企业,第六元素和二维碳素在新三板挂牌。作为常州石墨烯企业的代表,2016年,第六元素亏损884.85万元,连续三年亏损;二维碳素亏损938.74万元,连续两年亏损。

    今年登陆A股的碳元科技是常州石墨烯产业园区中业绩最好的企业之一,也是江南石墨烯研究院理事单位。公司一位负责人表示,严格来说,公司还不能被称为石墨烯企业,因为目前的产品高导热石墨膜不属于石墨烯类别,只是里面用到了石墨的一个导热性能。

    这位负责人称,石墨烯主要应用于电子器件、储能电池、传感器、半导体、航天、军工、复合材料、生物医药等领域,虽然应用广泛,但商业化应用目前并不理想。

    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。

    另外,在2016年年报中,第六元素坦言,公司成立至今尚未实现盈利,主要原因是公司石墨烯产品尚未实现规模化的应用。石墨烯作为一种新型材料,市场还需培育,若未来公司石墨烯产品仍未实现大规模化生产和应用,公司将可能面临持续亏损的风险。

    已开发出石墨烯薄膜的二维碳素在年报中也表示,鉴于石墨烯薄膜整体研发时间较短,下游产品应用市场仍需较长时间的开拓,公司正引导市场逐步接受。

    未来,公司仍面临石墨烯材料的市场开发难度大、投入高、市场接受时间较长的风险。

    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。

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