石墨烯，前景广阔的二维纳米材料.docxVIP

内容目录 石墨烯：性能强大的新材料之王 5 石墨烯简介：性能出色的二维碳纳米材料 5 石墨烯特点：具有优异的力学和光电热性能 5 石墨烯产业链趋于完善，下游需求领域不断拓展 7 石墨烯产业链结构完善，下游应用领域广泛但仍需探索 7 原材料石墨储量居世界前列，需求有所下降 7 石墨烯制备方法多样，大规模量产难度较大 8 下游需求：应用领域不断拓展，市场规模持续增长 10 超级电容器：解决充电时间长续航短瓶颈 11 防腐涂料：热稳定和抗菌性能优势显著 14 锂电池导电剂：需求支撑成本下降行业高增速 15 柔性显示屏：可穿戴设备是市场主要驱动力 17 传感器：石墨烯化学敏感性强，在医学等领域前景广阔 18 国内外行业处于起步阶段，静待下游大规模应用 19 全球产业化处于起步阶段，未来发展空间广阔 19 国内产业链初步成型，国内以新能源领域为主 20 相关上市公司盘点： 21 风险提示： 22 分析师承诺 23 风险提示 23 证券投资咨询业务的说明 23 图表目录 图 1：典型的石墨烯结构图 5 图 2：单层石墨烯是其他碳材料的基本元素 5 图 3：石墨烯透光性与层数之间的线性关系 6 图 4：石墨烯薄膜导热性能测试结构示意图 6 图 5：石墨烯产业链 7 图 6：2018 年全球主要天然石墨生产国可开采储量统计 7 图 7：2007-2018 年全球天然石墨行业产量情况（千吨） 7 图 8：2014-2018 年中国石墨行业产量情况 8 图 9：石墨烯制备工艺图比较 9 图 10：化学气相沉积法制备石墨烯示意图 9 图 11：氧化还原法制备石墨烯的过程 9 图 12：2016-2021 年全球石墨烯行业市场规模及预测（亿美元） 10 图 13：我国石墨烯市场规模（亿元） 10 图 14：国内石墨烯应用领域市场规模占比结构 11 图 15：全球石墨烯超级电容市场规模（百万美元） 12 图 16：石墨烯在导电剂领域的市场规模及预测（亿元） 16 图 17：全球动力锂电池行业市场规模统计及预测（亿美元） 16 图 18：全球可穿戴设备产业市场规模（亿美元） 18 图 19：中国可穿戴设备产业市场规模（亿元） 18 图 20：石墨烯在传感器领域中的国内市场规模（亿元） 18 表 1：石墨烯分类 5 表 2：石墨烯的优异特性 6 表 3：石墨烯制备方法和优缺点 8 表 4：石墨烯应用领域及具体用途说明 11 表 5：超级电容不同材料性能对比 12 表 6：超级电容器、传统电容器和传统电池对比 12 表 7：现有导电剂参数对比 15 表 8：石墨烯、ITO 膜与银纳米线用于柔性显示的优缺点 17 表 9：世界各国石墨烯布局图 19 表 10：世界各国龙头企业石墨烯相关领域发展成果 19 表 11：我国石墨烯产业布局情况 20 表 12：中国石墨烯龙头企业相关领域发展成果 20 石墨烯：性能强大的新材料之王 石墨烯简介：性能出色的二维碳纳米材料 石墨烯是 2004 年用微机械剥离法从石墨中分离出的一种由碳原子以 sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，英文名为 Graphene，为一层碳原子构成的二维晶体。石墨烯与其他有机高分子材料相比，有比较独特的原子结构和力学特性，它的σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构，且每个碳原子的垂直于层平面的 pz 轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键，因而具有优良的导电和光学性能。石墨烯的理论杨氏模量达 1.0TPa，固有的拉伸强度为 130Gpa，是 已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，被誉为“新材料之王”、“黑金”。 图 1：典型的石墨烯结构图 图 2：单层石墨烯是其他碳材料的基本元素 资料来源: 《平面四边形石墨烯结构的能带和光学特性模拟》、整理 资料来源: 《基于双层石墨烯结构的波导型太赫兹调制器设计》、整理 石墨烯按照层数可分为单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯和多层石墨烯。按照功能化形式可以分为氧化石墨烯、氢化石墨烯、氟化石墨烯等。按照外在形态、又可分为片、膜、量子点、纳米带或三维状等。 表 1：石墨烯分类 分 分类 概念 单层石墨烯 由一层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料双层石墨烯 由两层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括 AB 堆垛，AA 堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料 少层石墨烯 由 3-10 层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括 ABC 堆垛，ABA