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我國石墨烯研究持續走熱,石墨烯導熱膜市場迎來高光時刻,誰已提前布局?

據報道,今年兩會將重點討論如何通過優化產業、能源結構和科技創新等舉措實現碳達峰、碳中和的目標。碳中和愿景的實現最終要依托以創新驅動和綠色零碳為導向的產業、經濟體系的建立,新材料等綠色制造業將迎來發展機遇。石墨烯作為新型碳材料中的“王者”,在實現碳中和的主要技術方向中均有應用潛力,在上海、浙江、山西等省“十四五”規劃中均被重點提及、加快發展。

業內認為,除石墨烯電池等趨于成熟的商業應用外,石墨烯在建筑節能、碳捕集、二氧化碳資源化利用等方面均有利用潛力。如去年我國建成了世界首條石墨烯混凝土道路,利用石墨烯可大幅減少水泥用量且抗壓、抗滲性更強;氧化石墨烯薄膜可以高效迅速過濾二氧化碳,幫助實現低成本碳捕捉;以石墨烯為催化劑載體可以將二氧化碳轉化為液態燃料或高附加值的化學產品。隨著碳中和戰略的實施,石墨烯產業有望迎來發展機遇。


我國石墨烯理論研究和產業化均位居世界前列。理論研究方面,根據石墨烯產業聯盟的數據,截止2016年,在全球主要優先權專利申請統計中,我國石墨烯專利占比達58%(其次是韓國和美國),目前來自深圳的烯旺科技及其下屬子公司已申報自主知識產權的專利逾300項,授權專利220項,其中授權發明專利近50項,國際發明專利申請4項,另外獲得注冊商標110余件。產業化方面,石墨烯在戰略前沿材料中占據關鍵地位,中國計劃實現石墨烯產業“2020年形成百億產業規模,2025年整體產業規模破千億”的發展目標。


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根據中國石墨烯產業聯盟的統計,中國石墨烯生產企業已經從2015年的300多家增長到2016年的400多家。在石墨烯導熱膜方面,深圳烯旺科技技術領先并在眾多領域實現商用,是全球首家實現石墨烯產業化應用、全球首家將石墨烯應用于醫療的行業的龍頭企業。


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石墨烯的上游包括石墨等資源、設備和系統等,下游應用領域包括導熱、導電、柔性顯示屏和油墨涂料等,中游有石墨烯粉體和石墨烯薄膜兩種產品形態。


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石墨烯粉體和石墨烯膜在制備方法上有顯著差異。總體來看,石墨烯的制備方法包括物理法、化學法和生物法。其中,物理法主要有機械剝離法、液相剝離法和氣相剝離法;化學法包括氧化還原法、氣相沉積法(CVD)和SiC外延生長法;生物法包括氧化還原法。


石墨烯粉體主要由機械剝離法、液相剝離法、氣相剝離法和氧化還原法制備,石墨烯膜主要由機械剝離法、氣相沉積法(CVD)和外延生長法制備。


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從技術成熟度和規模量產的角度看,氧化還原法下,石墨烯粉體的層數最少,并且工藝流程相對簡單;CVD法下石墨烯膜的尺寸最大,因此成為產業化和發展前景較好的兩個方向。


由于石墨烯具備良好的導熱性能、快速散熱性能,因此隨著5G手機高端化發展,石墨烯導熱膜+均熱板將成為智能手機的主要散熱方式。


新思界產業研究中心的報告顯示,2019年石墨烯導熱膜在5G手機中的占有率已經超過30%。未來隨著5G智能手機的普及,石墨烯導熱膜的市場滲透率不斷提升,預計到2022年5G手機石墨烯導熱膜的滲透率約為34%左右。


同時,石墨烯導熱膜的厚度不受原材料限制,與傳統人工石墨相比,熱通量得到了較大的提升,而且使用石墨烯制備導熱膜還可以擺脫對進口聚酰亞胺膜材(PI膜)的依賴,消除國際貿易對導熱膜產品的影響。


業界的投資動向及產業資訊均表明,石墨烯散熱膜在產品性能及規模化生產上正取得突破。石墨烯散熱膜有望在滲透率上趕超傳統人工石墨或PI燒結石墨膜。


01 小米對墨睿科技追加投資


2019年與云天化集團成立云南云天墨睿科技有限公 司,啟動年產百萬平米的高性能石墨烯導熱膜項目。2020年3月墨睿科技獲得由深創投和小米產業基金領 投的數千萬元A輪融資。

  

2020年6月,墨睿科技拿到了第一筆訂單,將石墨烯導熱膜應用在了小米手機上。可批量生產質量穩定的導熱膜。墨睿科技表示會繼續擴產,在2021年底實現年產200萬平方米石墨烯導熱膜的產能規模。


目前墨睿的產能是 6 萬平方米/月,到 2020 年年底可達 10 萬平方米/月。合作生產的石墨烯導熱膜可以做到 55um 厚度,實現量產的銅基石墨烯散熱膜價格比現有的人工石墨散熱膜低 30%, 可以代替目前市場上普遍使用的雙層 17U及雙層 25U 疊加的人工石墨散熱膜。


02 東莞鵬威積極布局已具備石墨烯原料生產到導熱膜制備全鏈條


東莞市鵬威能源科技有限公司是一家研發、生產新能源新材料系列產品的企業,其中企業核心研發生產以新型材料石墨烯為原料的產品。當前生產的石墨烯散熱膜使用在手機、筆記本電腦等電子產品中,可大大提高其散熱性能。目前石墨烯散熱產品已經大批量在小米,LG,三星,OV,亞馬遜,Nokia,Sonx等終端產品


5G市場是最大的增長點,在和國內的其他品牌合作方面,隨著他們手機的推出,東莞鵬威的石墨烯散熱膜和石屏蔽膜已經大量被終端品牌采用,同時其獨家研發推出的石墨烯三元吸波膜,最高磁導率達到300M@1Mhz, 在5G通訊產品的EMI/EMC方面市場需求巨大,必將全面取代進口吸波材料。


03 貝特瑞投資年產40萬平方米石墨烯導熱膜項目


貝特瑞進行了事業部改革,成立石墨烯事業部了,代表公司石墨烯已經進入了產業化階段了。2020年7月8日,永安市石墨和石墨烯產業園管委會、貝特瑞新材料集團股份有限公司、深圳市深瑞墨烯科技有限公司共同簽署了《三方項目投資協議》。項目擬投資1億元,在永安市石墨和石墨烯產業園建成年產40萬平方米石墨烯導熱膜生產線,生產的石墨烯導熱膜將應用于手機等消費電子產品。


04 華為持股富烯科技


2020年6月,華為旗下哈勃科技投資有限公司已經入股了石墨烯企業——常州富烯科技股份有限公司,持股10%。此次華為入股富烯科技,反應了華為對于散熱問題的重視,后續華為中高端手機產品或進一步加大對于石墨烯散熱材料的應用。


2020年5月華為發布的國內首款5G平板MatePadPro5G搭載了超厚3D石墨烯散熱技術,并在上半年投資了常州富烯科技(主導產品為石墨烯導熱膜、石墨烯導熱片等),布局石 墨烯散熱技術,10月小米宣布正式完成對黑睿科技(覆蓋石墨烯原料生產到導熱膜制備全鏈條的公司)的追加投資, 預計年底將建成月產10萬平的是石墨烯導熱膜產線。其上游石墨烯供應商為常州第六元素。富烯科技的石墨烯散熱膜產品厚度已達為 30-100um(微米);


2018年9月首條生產線投產,2019年2月第二條生產線 投產,9月第三條生產線投產,擬在2022年完成一條年 產500萬平米石墨烯導熱膜生產線,石墨烯散熱膜已經搭載在包括Mate 20 X、Mate 30 Pro 、MatePad Pro 5G、P30P40系列、nova系列等在內的華為終端產品上。2019年底華為關聯企業哈勃按照6億元估值出資6000萬 元投資富烯,目前富烯估值為12億元。


05 高質量石墨烯提取方法進入試生產階段


據銀川日報報道,2020年11月3日,寧夏墨工科技有限公司投資建設的我國首條長達138米的3.0版石墨烯生產線,正式進入試生產階段。


寧夏墨工科技有限公司總經理高明山表示,此3.0版生產線可以理解為自動化線的升級版,但新產線采用了物理手段替代以往的化學方法,實現生產過程的自動化及綠色無污染


據了解,此新型生產線是銀川市與中國科學院過程工程研究所專家團隊的“規模化高品質石墨烯結構精確可控制備關鍵技術和生產系統高端裝備”項目的落地成果,將打破傳統石墨烯提取過程中強酸強堿物質造成的環境污染及石墨烯薄片含量低下問題,為綠色、大規模、高純石墨烯粉體的產業化打下堅實基礎。


“規模化高品質石墨烯結構精確可控制備關鍵技術和生產系統高端裝備”項目一期總投資1億元,達產后將實現年產能20噸高品質石墨烯粉體,對應2000噸石墨烯漿料生產線,將大幅增強高品質石墨烯原材料的供給能力,助力石墨烯產品性能升級。


06 寧波華豐牽手上海烯望


近期,由科技部主辦,通過“揭榜比拼”方式,面向社會公開征集創新解決方案的第五屆中國創新挑戰賽(寧波)在上海成功舉辦。挑戰賽上,給出本屆挑戰賽最高懸賞額1000萬元的寧波華豐包裝有限公司和上海烯望材料科技有限公司牽手成功。寧波華豐提出的難題是研發一項應用于5G手機等電子產品內部發熱器件表面的石墨烯散熱膜技術,以實現高導熱、高熱擴散、高厚度、高耐折性等性能。


上海烯望是國內為數不多的持續投入開發石墨烯散熱膜技術產業化的企業,此次牽手寧波華豐,兩家企業將共同研討工藝路線,打通工藝流程,盡快將石墨烯散熱膜實現量產


07 道明光學建設年產100萬平方米石墨烯膜項目


2020年10月19日,道明光學(證券代碼:002632)發布公告稱,隨著手機、平板電腦、筆記本電腦及智能電視等電子產品輕薄化、 多功能化及無線充電、5G 時代信號傳輸更快速高效的要求,解決電子元器件的散熱問題成為電子產品性能提升的關鍵因素。石墨烯薄膜作為一種具有熱傳導性優異、高柔韌、質輕等特性的薄膜材料,已經成為5G 時代終端消費電子產品、移動設備、可穿戴設備、柔性顯示屏等許多領域的關鍵材料,并越來越多的作為導熱材料應用于智能通信終端。


為滿足日益增長的市場需求,更進一步深化公司在消費電子領域的發展,道明光學股份有限公司成立全資子公司浙江道明超導科技有限公司,預期使用自有資金 4,880 萬元在永康廠區新增建設年產 100 萬平方米石墨烯膜生產線項目。


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