石墨烯产业的发展现状、布局及趋势研究 .pdf

石墨烯产业的发展现状、布局及趋势研究

根据工信部《新材料产业发展指南》，新材料要包括先进基

础材料、关键战略材料、前沿新材料三大类。以国产化率为指标,

新材料产业各细分领域可划分为四大阶段（导入期、成长期、成熟

期、衰退期），我国新材料产业总体处于导入期和成长期，但先进

半导体材料、石墨烯材料等，由于未掌握核心技术、产业链不成熟

等因素，发展水平较低。其中，石墨烯虽处于发展导入期，但却是

我国为数不多、几乎与国外发展同步的前沿新材料。

图：中国新材料产业各个细分领域周期

1、产业特征

产业范畴。石墨是一种天然存在的矿物，由多层碳原子构成,

每一层的碳原子以Sp2杂化轨道形成蜂巢状的六边形晶格，层与层

之间通过较弱的范德华力结合，为三维材料。石墨烯是从石墨中分

离出来的、由碳原子以Sp2杂化轨道组成单层六边形蜂窝晶格的二

维碳材料。简单来讲，石墨烯一层层叠起来就是石墨，厚1毫米的

石墨大约包含300万层石墨烯。石墨烯是目前已知最薄、最坚硬、

导电性和导热性最好的材料，分为单层石墨烯、双层石墨烯、少层

石墨烯、多层石墨烯。

£空咨

芯g

石墨烯石墨

图：石墨与石墨烯形态对比

产业链。石墨烯产业链上游为原材料及设备，原材料包括石墨、

碳化硅、氢气、氢气、金属衬底等，设备包括CVD设备、刻蚀机、

磁力搅拌机等；中游为石墨烯产品，可分为石墨烯粉体、石墨烯薄

膜等；下游要应用于新能源电池、电子信息、生物医学、复合材

料、涂料等领域。

图：石墨烯产业链

制备工艺。石墨烯的制备要包括“自上而下”和“自下而上”

两种工艺。“自上而下”指的是以石墨为起点，从石墨中层层剥离，

得到二维的微观石墨烯，是一个“由多到一”的过程；而“自下而

上”是指从含碳化合物开始，利用高能量破坏掉化合物的化学键,

使其中一个个的碳原子从中脱离出来后规则地聚集，生长成为石墨

烯，是一个“由零到一”的过程。

表：石墨烯制备工艺对比

•■方罐

方法胃早.疆虞蝮低，话用于大规模产业唯以分还再，号咆性和透明性无法保证；存在污量

11化还■法蛟低

化gti间■

-自上而下•法

酒甲列窝法较低■作笥石■儒幼构袖划少打用ifi嘉设普.石■煽尺勺小.片祖就务

工艺筒产出石■博盾苛大而

化学9相泳

成本・.大产蜓度大

”白卞6A•甚期-

目rfuXhe

外心■法石・煽质■狡尺寸与号度可栓籍备条忤苛则.空度成本■、姓肇低

2、发展情况

2015年，工业和信息化部、发展改革委、科技部联合发布《关

于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》，明确提出将石墨烯产业

打造成先导产业，助推传统产业改造提升、支撑新兴产业培育壮大、

带动材料产业升级换代。据统计，截至2023年底，全国在工商、

民政等部门登记注册的石墨烯单位已经达到17870家，数量居全球

之首，涉及石墨烯全产业链各个环节。

市场发展情况

从产业链上游来看，石墨是石墨烯生产的要原材料之一，中

国石墨资源丰富，长期位居全球天然石墨产量第一。根据美国