石墨烯项目可行性研究报告

前言

石墨烯是一种由碳原子以sp杂化轨道组成六角形呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有高导电性、高导热性、高柔性等性能，根据层数可分为单层、双层和多层石墨烯。受中国国家利好政策支持、行业技术持续得到突破与下游应用需求逐步增加等因素驱动，未来中国石墨烯行业市场规模稳步上升，预计2025年达到901.2亿元。随着石墨烯行业技术的进步，企业将加大对柔性触控屏、可穿戴设备等领域的布局。

1、系列政策利好推动石墨烯行业发展

石墨烯是21世纪重要的新材料之一，行业发展受国家高度关注，推动石墨烯行业向前发展已成必然趋势。近年来，中国政府出台一系列行业相关政策规范及扶持石墨烯行业发展。在政策助推下，中国石墨烯行业制备与应用技术持续得到突破。

2、石墨烯在防腐涂料领域的应用进一步增加

石墨烯在涂料领域的应用集中在防腐涂料、导电涂料、建筑隔热涂料、海洋防污涂料、聚合物水泥防水涂料、阴燃涂料六大方向，其中，防腐涂料涉及交通运输、石油化工、电力、海洋工程等领域，因而石墨烯在该细分领域的应用最为广泛。石墨烯独特的结构使其在物理防腐和电化学防腐均展现出优势，随着防腐涂料的产量增加，石墨烯在该领域的市场规模将进一步扩大。

3、石墨烯产业片区分工格局更加清晰

各地在国家政策支持下纷纷布局石墨烯，中国石墨烯产业在地域上呈现产业聚集现象，主要形成长三角、珠三角和京津冀鲁三大片区，未来，区域分工格局将更加明晰。石墨烯产业区域分工格局的逐步清晰，将促进企业集中资源发展其优势项目，加强企业间优势资源互通，更有利于提高石墨烯的研发与应用效率，推动行业持续快速发展。

正文：

1、中国石墨烯行业概述-石墨烯的定义与特点

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子为元素，以sp2杂化轨道组成的六角形二维碳纳米材料，形状可分为单层，双层，和多层。性能上具有高导电性、高导热性、高柔性等特性。

1.1石虽烯基本介绍特点内容应用

1）高导电性：载流子迁移率室温下理论可达20万cm2/(V-5)，是硅的140倍主要应用于芯片、导电剂、传感器、锂电池

2）高导热性：导热系数达5.300W/（m-K），高于碳纳米管和金刚石主要应用于散热元件、导热原件

3）高强度：破坏强度42N/m，是钢铁的100倍主要应用于机板结构

4）高柔性：弯折不影功其性能主要应用于柔性材料、可穿敷设备、曲屏

5）渗透性：碳六环结构，致密性高．氢（He）无法穿透.孔隙可修饰主要应用于滤膜、防腐涂料、海水淡化

6）透光性：单层石墨烯仅吸收2.3%的可见光与红外光主要应用于透明导电薄膜

1.2根据层数的不同，石墨烯可分为单层、双层和多层石墨烯

(1)单层石墨烯:指由一层以苯环结构周期性紧密堆积的碳原子构成的二维碳材料;

(2)双层石墨烯:指由两层以苯环结构周期性紧密堆积的碳原子以不同维垛方式构成的二维硬材料:

(3)多层石墨情:指中3-10层以环结构周期性紧案谁积的碳原子以不同价垛方式构成的二维碳材料。

不同层数的石墨烯具有不同的物理、化学和机械性能，单层石墨烯结构相对简单，载流子星线性色散关系;双层和多层石墨烯结构较为复杂，出现非线性和交叠现象。

2、产业链分析

石墨烯产业链可分为上游原材料和设备供应商、中游石墨烯生产商，和下游石墨烯在各行各业的应用。

上游材料方面，中国的石墨矿产储量排在世界第一。中国目前已建设六大矿产区，分别在内蒙办、黑龙江、山东、湖南、和吉林。中游石墨烯方面，中国虽然产量和出口量常年位于世界之首，但其石墨烯制备技术距离世界顶尖水平还有些距离，下游应用方面，目前，石墨烯主要应用领域在涂料，复合材料，和新能源领域。

2.1中国石墨烯行业产业链分析

中国石墨烯行业可分为上游原材料及设备供应商、中游石墨烯生产商、以及下游石墨烯的应用领域。中游石墨烯头部生产商正积极拓展上下游市场，推动一体化经营及产业链整合。

2.2上游产业链分析

中国石墨烯行业上游是石墨烯原材料与设备供应商，其原材料包括石墨、甲烷气体等，设备为分散机、化学气相沉积设备等。中国是世界上石墨资源储备最大的国家。

在石墨烯粉体的制备中，设备的成木约占其生产成本的70.1%，人工费用约占19.7%，石墨烯等原材料约占10.2%。石墨烯粉体的设备制造设备包括反应设备、分散设备、搅拌设备、研磨设备、清洗设备等，全套设备价格几万元至几百万元不等。中国石墨烯粉体国产设备已经达到较高水平，无需依赖进口。

在石墨场薄膜的制备中，设备的成本约占其生产成本的41.1%，人工费用约占29.7%，甲烷等原材料约占29.2%。石墨烯薄膜的制造设备为CVD设备，包括反应室、供气系统和加热系统等全套设备价格几万元至几百万元不等。中国石墨烯薄膜国产设备已达到较高水平，对进口设备依赖程度较低。

3.行业分析

由于石墨烯材料的优质特性世界各地持续加大对石墨烯的研发投入，资建造工厂和科研项目，石墨烯制制各的技术也因此在近年齐突飞猛进。

中国政府近年推出了一系列支持石墨烯研发规范的相关政策，确立了石墨烯在新材料、新能源行业中的重要地位。

石烯发展的最大的难点是技术突破和量产，石翠烯制备面临若制造失败率高单价高，成本高等一系列阻碍量产的难题，最先突破解决这些问题的企业将占行业绝对领先地位。

3.1中国石墨烯行业驱动因素

3.1.1世界持续加大对石墨烯的投入和关注

自2004年石墨烯在实验室中问世以来，全球范围内和石墨烯相关的研究和产业应用持续增多，中国、韩国、英国、日本等国家不断加大在石墨烯方面的研究投入：导致石墨烯技术水平突飞猛进。

石墨烯在全球的战略布局：

1）欧洲概况：欧盟对石墨烯的研究起步早，系统性强，政府对石墨烯的资金支持力度大，曾推出石墨烯旗舰计划，是欧洲有史以来最大的研究计划。

2）美国概况:自08年起开始在国家层面开展石墨烯研究，由国家科学基金、能源部、国防部等机构主导，重点支持晶体管、能量存储、超级电容器、生物技术等领域

3）中国概况:中国是石墨烯出口大国政府对石墨烯发展重视程度高，15年提出石墨烯十年发展计划纲领，明确2020年100亿，2025年1000亿的石墨烯行业规模目标。

4）日韩概况:日本拥有全球最先进的石墨烯制备技术，韩国拥有平衡的石墨烯研究和产业化模式，两者市场增速较快。政府方面，韩国成均馆和韩国科学技术院，日本东京大学等多所知名研究性大学都投入了大量人力和资金。

全球多国战略布局石墨烯产业。资金方面，美国最早在2008年就公布了约3.300万美元的国家科学基金会投资计划;韩国原知识经济部在2012-2018年总计提供2.5亿美金支持；欧盟2013年的石墨部计划在第一投入了5400万元；中国在2017年建立的石黑制造业创新中心总投资已超1.7亿美元，政策方面，世界多国都设立了石墨烯产业研发基金和相关扶持政策。得此以见，石墨烯的研发和产业化在全球都受到了高度关注和重视。

3.1.2石墨烯在涂料领域的应用进一步增加

石墨烯的优质性能使得其在各类涂料行业中都有优异的表现，但石墨烯制造难度大和成本高的问题限制了其在涂料行业的深度渗透，未来制备技术瓶颈的突破将成为石黑烯行业发展的关键因素。

石墨烯在涂料领域的应用：

1）防腐涂料：石油化工、铁路、公路桥梁

2）导电涂料：移动通信天线、防护雷达辐射

3）建筑隔热涂料：发热水泥、石油化工

4）海洋防污涂料：纳米复合抗污涂料、船舶防污底

5）聚合物水泥防水涂料：水坝、住宅、隧道

6）阻燃涂料：物理隔绝层、核电站

石墨烯在涂料方面的广泛应用得益于以下优点:

1）强度高达130Gpa，是已发现力学性能最好的材料之一;

2）热导率达5.000W(m-K)，属于上乘水平;

3)电子迁移率达到28*10^5/(V-s)，超过硅100倍，且不随温度变化而变化。

石墨烯在涂料行业有着优异的表现，但是当前核心问题仍是技术难题:如何能在低成本的前提下，大规模量产出高质量的石墨烯?此问题的解决将是带动石墨烯行业蓬勃发展的关键因素。

3.1.3石墨烯产业片区分工格局更加明晰

各地在国家政策支持下纷纷布局石墨烯，中国石墨烯行业在地域上呈现产业聚集现象，主要形成长三角、珠三角和京津冀鲁三大产业集群。未来，石墨烯行业区域分工格局将更加明晰。

石墨烯产业片区概述:

1)长三角片区:中国长江三角洲是石墨烯行业发展较早的地区，该地区石墨烯企业在石墨烤制备、新能源、复合材料等领域均有所布局。

长三角片区概况:具有良好的产业发展平台，石墨烯产业发展较早;

发展重点:

(1)江苏:石墨烯原材料制备、复合材料、储能材料等;

(2)上海:石墨烯复合材料、新能源电池等;

(3)浙江:石墨烯原材料制备、储能材料、复合材料、新一代显示器件等石墨烯终端产品

2)珠三角片区:该片区聚集众多高新技术企业，在石墨烯下游应用领域发展较快。该地区石墨烯企业主要布局新能源、医疗保健和电加热领域。

珠三角片区概况:创新基础良好，应用市场广阔，产业链配套居于全国领先地位;

发展重点:新能源电池、医疗保健等石墨烯下游应用和终端产品

3)京津冀鲁片区:该片区以北京为中心进行石墨烯技术的创新与产业协同，持续整合各地石墨烯产业链资源，推动各个环节协同联动发展形成战略性新兴产业高地。该地区石墨烯企业主要布局石墨烯改性复合材料、防腐涂料、石墨烯水处理材料等领域。

京津冀鲁片区概况

以北京为中心进行石墨烯技术的创新与产业协同发展，整合各地区石墨烯产业链资源;

发展重点

(1)北京:石墨烯改性复合材料、石墨烯薄膜材料、石墨烯相关电子器件研发等

(2)天津:涂料、改性橡胶、储能材料等;

(3)河北:防腐涂料、复合材料等;

(4)山东:防腐涂料、复合材料、改性橡胶、石墨烯水处理材料等

石墨烯产业区域分工格局逐步清晰，长三角、珠三角、京津冀三大片区在各自擅长领域逐步发力，加速石墨烯各类产品的生产规范化和规模化。集中式片区形势将促进企业集中资源发展其优势项目，加强企业间优势资源互通，片区化有利于提高石墨烯的研发与应用效率，推动行业持续快速发展。

4、中国石墨烯行业竞争格局分析

当前中国部分石墨烯企业已实现石墨烯产品(包括石墨烯粉体、石墨烯薄膜)规模化生产线的投产。在政策鼓励推动下，中国石墨烯行业市场景气度提升，企业数量逐年增加，行业竞争愈发加剧。

在石墨烯粉体方面，凯纳股份、宁波墨西的石墨烤粉体规模化生产技术处于行业领先地位，年产分别达到超2,000吨，位于中国前2名，占中国石墨烯粉体总产能的40%。青岛吴鑫紧随其后，年产量达1,000吨，位于第3。

在石墨烯薄膜方面，中国石墨烯企业再石墨烯薄膜方面的技术尚待提升，其产能投放规模较小。当前中国石墨烯薄膜的总产能约超过650万平方米左右，产区主要集中在常州地区。