石墨是石墨烯生产的原材料,我国是全球蕞大的石墨生产国,但可开采储量仅为全球第二,占世界总储量的25%,静态可开采年限仅为116年,在全球主要的石墨生产国中,仅高于挪威。受2016年石墨资源开采相关环境法规变动的影响,中国的国内天然石墨产量由2016年的约78万吨减少至2017年的约62.5万吨。因受到键离子电池及电炉炼钢行业增长的驱动,国内产量稳步反弹,2019年升至70万吨。随着耐火材料、润滑剂及键离子电池等下游板块需求的日益增长,国内天然石墨生产有望持续增长。据资料显示,2021年我国天然石墨产量为72万吨,同比增长10.6%。截止到2022年我国天然石墨产量达73.5万吨,同比增长13.1%。
从下游应用领域来看,石墨烯导热系数高于碳纳米管和金刚石,常温下其电子迁移率又比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率比铜或银更低,因此能应用于多个领域。数据显示,石墨烯在新能源领域应用占比蕞高达71.4%,在涂料、医疗健康、复合材料领域占比分别为11.4%、7.1%、7.1%。
石墨烯的潜在应用非常广泛,被认为几乎涵盖材料科学的各个领域:在电子方面的应用,基于载流子迁移率极高,可以取代硅做晶体管等;在光学方面的应用,基于单层吸光率仅为2.3%,可以做透明电极、触控屏等;用作能源器件,基于其比表面积超高的性质,可以做超级电容器等;复合材料方面,基于其机械强度、导热、抗腐蚀等方面的性能,可以和金属、树脂、涂料等复合来提高它们的强度、导热能力和防腐性能等。
得益于近年来我国新能源、半导体等产业的迅速发展,石墨烯的需求量也随之不断增长,推动了行业规模的持续扩张。2019年中国石墨烯产业规模达163亿元(下游应用制品市场规模),2021年市场规模增长至265亿元,2022年中国石墨烯产业规模在335亿元左右。近几年来看,中国石墨烯产业规模已占全球的30%以上,并逐年提高。
石墨烯作为技术密集型的前沿新材料,前期产业培育以技术驱动为主,以“从上至下”的产业链发展模式为主,需石墨烯企业自行寻找和开拓市场,不利于产业的快速健康发展。近年来,随着石墨烯制备技术成熟化和产业应用多元化,石墨烯与各领域的融合持续深化,逐步由技术驱动转变为应用驱动。此外,突如其来的新冠疫情,更是激发了石墨烯在医疗健康领域的新应用,开辟了新的市场,行业迎来新的发展机遇。
石墨烯属于技术、人才和资金高度密集型的前沿新材料产业,只有跟下游应用深度融合,完全打开应用市场才能快速发展。石墨烯不仅与纺织鞋服、功能涂料、改性橡胶等传统产业发展关系密切,同时与电子信息、航空航天、新能源、生物医药等战略性新兴产业的发展也紧密相关,形成“共生共融、协同发展”的产业生态。“十四五”期间,我国石墨烯产业将进一步发挥改造提升传统产业、培育新兴产业的功能,与相关产业深度融合发展,加速推动我国石墨烯产业化进程,推动我国石墨烯行业快速发展。
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