石墨烯产业发展推动减碳目标实现 2021年市场规模或超260亿元

作者: cnpim CNPIM 2021年09月23日

  被市场上称为“新材料之王”的石墨烯,在减碳方面有了新突破。
 
  近期,有研究结果表明,在汽车上使用石墨烯润滑油可以节能5%——15%,采用石墨烯技术制备的发热体,可以节能25%以上。2021年,中国石墨烯产业有望超过260亿元,在石墨烯的复合材料应用上,目前已具有较为明显的优势。但快速发展的同时,石墨烯产业也面临着许多“成长的烦恼”,需要解决市场的接受度不高、下游应用企业参与度低等多方面的问题。
 
  石墨烯行业前景广阔
 
  据了解,石墨烯是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料,具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景。2004年,英国物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,用微机械剥离法从石墨中分离出石墨烯,这一革命性的材料正式被发现,两人共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
 
  9月7日,在2021年服贸会石墨烯新材料助力“双碳目标”国际论坛上,石墨烯之父康斯坦丁·诺沃肖洛夫表示,石墨烯是最简单的一种碳结构,但是物理、化学性质很丰富,它的硬度很高,韧性、延展性、渗透性很好,可以通过化学改性与多种材料有机结合,形成前所未有新材料,目前有很多前沿专家都在做石墨烯领域的应用和探索。
 
  康斯坦丁·诺沃肖洛夫介绍,我们将石墨烯加入到车身材料中,可以提高它的噪音吸收水平;将石墨烯加入轮胎材料,可以提高轮胎的强度,取代之前的炭黑材料;石墨烯在润滑剂方面的发展相当迅速,目前已经有成熟的产品;石墨烯可以应用到电子领域,目前华为的高端机型已经开始使用石墨烯导热膜来帮助屏幕散热;应用到生物制剂方面,石墨烯还可以帮助药物的吸收。
 
  随着技术的进步,中国的石墨烯产业规模越来越大。中商产业研究院报告显示,我国石墨烯产业市场规模逐年增长,由2016年40亿元增至2020年230亿元,年均复合增长率为54.9%,预计2021年我国石墨烯产业市场规模将达265亿元。
 
  北京先进碳材料产业促进会副理事长兼秘书长,中润超油(北京)科技发展有限公司董事长刘玮在接受《华夏时报》记者采访时表示,石墨烯是改变世界的新材料,未来可能很多东西都离不开它,中国在石墨烯领域论文数量占世界一半以上,有好的产业基础、资金基础、人才基础,中国的市场很大,又是制造业大国,有很多民营企业参与到石墨烯产业当中来。虽然中国在芯片、生物医药等领域跟发达国家有一定差距,但在石墨烯复合材料应用上,中国已经具有较为明显的优势,尤其是北京石墨烯产业创新中心具有较强的技术优势。
 
  北京绿能嘉业新能源有限公司董事长王敏在接受《华夏时报》记者采访时表示,做石墨烯产业要深扎下来,找到行业痛点,石墨烯在碳达峰、碳中和方面会发挥很大的作用,但我们要找到新材料真正的应用场景。在产业应用方面,要有“产业+”的整体思维,可以将新材料、人工智能、5G等加进去,形成一个整体的解决方案。
 
  石墨烯应用助力碳中和目标实现
 
  石墨烯产品应用广泛,从应用效果来看,石墨烯产品在客观上还有助于我国双碳目标的实现。国家气候变化专家委员会主任、科技部原副部长、原国务院参事刘燕华在上述论坛上表示,石墨烯新材料产业是近十年来备受关注的新兴产业,从目前情况来看,石墨烯用作建筑材料的添加剂,可以助力绿色建筑,石墨烯用于电池材料可以增加储能,用于地暖可以增进节能,用于服装可以更加保暖,用作高排放的替代性产品,可以减少碳排放。
 
  刘燕华表示,碳达峰、碳中和目标,是转变经济结构、产业结构、提质增效的社会经济大转型的必要途径,降低空气中二氧化碳的含量,主要有三种解决办法,包括减排、碳汇、CCUS(碳捕获、利用与封存)。石墨烯复合材料有助于造福于经济、社会的碳利用技术发展,是人类智慧的产物。
 
  “石墨烯作为材料中的王者,在实现碳中和的主要技术方向中有巨大的应用潜力”,王敏表示,随着碳中和战略的实施,石墨烯产业有望迎来发展机遇。绿能嘉业在石墨烯发热体多产品复合技术方面有所突破,采用石墨烯碳纳米技术制备的发热体,与不同载体制备成电热膜、电加热壁画,电加热布、电加热墙纸,以及石墨烯可控光热数字大棚等,与传统产品相比更为环保安全,综合来看可以实现25%以上的节能效果。
 
  我国石墨烯产业在润滑油应用领域也起到了节能降碳的作用。刘玮提到,石墨烯作为21世纪战略新兴材料,有着无与伦比的特性和发展潜力,华墨石墨烯系列润滑油能够满足复杂工况和环境,产品在抗磨减摩、磨痕自动修复等性能技术指标远超传统润滑油,尤其在风电、建材、工程机械、交通运输等领域的节能降碳方面有突出表现,比如在汽车上使用华墨石墨烯润滑油的话,节能效果可以达到5%——15%。
 
  产业发展面临“成长烦恼”
 
  实际上,石墨烯从被发现至今仅有不到20年的时间,石墨烯产业的发展仍然处于初级阶段,新产品、新应用层出不穷,但仍然面临许多“成长的烦恼”。
 
  在谈到目前石墨烯产业的发展形势时,刘玮表示,“目前最大的制约因素就是市场,好东西要让更多的人知道,目前市场的接受度有待提升,毕竟这是个新产品,需要去不断验证,我们国家对石墨烯产业出台了很多支持政策,相信随着技术的发展,人们会对石墨烯产品的认可度会不断提高。”
 
  王敏也指出了石墨烯行业目前存在的三大问题:第一,关键技术未突破,制约下游大规模应用。石墨烯在规模化生产技术、工艺装备等方面均取得重大进展,在保证石墨烯结构完整的情况下,如何提高粉体材料与基体材料间的相容性、均匀分散性,仍然是制约石墨烯下游大规模产业化应用的关键问题。
 
  第二,以材料生产企业为主导,下游应用企业参与度低。受制于部分关键技术未突破、生产成本高、应用效果不确定等因素,下游应用企业普遍呈观望态度,参与度偏低。
 
  第三,标准、检测体系不完善,产品鱼龙混杂。由于缺乏统一的标准,市场上每种材料品种差异较大、等级规格、命名规则不一。目前对石墨烯产品没有统一标准来区分材料质量的好坏,且检测手段仅对来样原料当时的状态负责,造成市场上各说各话,产品鱼龙混杂。
 
  针对石墨烯的行业标准问题,在上述论坛上,北京市计量检测科学研究院(国家石墨烯材料产业计量测试中心)、北京石墨烯技术研究院、北京先进碳材料产业促进会、中国石油兰州润滑油研究开发中心、中润超油(北京)科技发展有限公司、北京创新爱尚家科技股份有限公司共同宣布,几家机构和企业将联合进行先进石墨烯润滑材料、石墨烯热管理材料标准编制,或将填补石墨烯润滑材料与热管理材料有关标准的空白,有利于规范行业发展和新技术应用落地。

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