石墨烯(Graphene)是由碳原子構成的只有一層原子厚度的二維晶體。石墨烯目前最有潛力的應用是成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來生產未來的超級計算機。用石墨烯取代硅，計算機處理器的運行速度將會快數百倍。

作為目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯具有結構穩定、導電性高、韌度和強度高等突出的物理化學性質，被稱為“黑金”，是“新材料之王”，已經應用在電子、儲能、復合材料、航空航天等諸多領域。科學家甚至預言石墨烯將“徹底改變21世紀”。極有可能掀起一場席卷全球的顛覆性新技術新產業革命。

市場格局

根據《2017-2022年中國石墨烯市場深度調研與投資前景研究報告》顯示，2012年至2013年，石墨烯技術的商業市場產業化緩慢，幾乎為零，鮮有代表產品出現。 2013年以來，石墨烯市場迎來了快速發展期;2015年全球石墨烯市場規模為0.45億美元，2018年全球石墨烯市場規模可能達1.95億美元，之后將加速發展，于2023年超過13億美元。

在我國制造業由大變強的進程中，發展石墨烯產業，對帶動相關下游產業技術進步，提升創新能力，加快制造業轉型升級，搶占制造業新一輪競爭制高點，激活潛在消費等，都有著重要意義。

全球石墨烯市場可以分為兩大類：即氧化石墨烯(GO)、石墨烯納米片(GNP)和其他。其他類型的石墨烯包括碳化硅石墨烯、還原氧化石墨烯(rGO)等，每一種類型都有不同的特點和用途。其中，氧化石墨烯在全球市場中份額最高，緊接著是石墨烯納米片。

整體的石墨烯產業鏈分為上、中、下游。上游主要是制備石墨烯的原料產業，中游主要是各類石墨烯產品，下游主要包括新能源、大健康、電子信息、節能環保、生物醫藥、化工、航空航天等七大應用領域。

應用領域

1、新能源

碳材料是最早被商業化的鋰離子電池負極材料，如今已得到廣泛的應用，如石墨化碳材料、炭微球材料等。石墨烯作為碳材料的一員，以其特有的結構、較高的比表面積、特異的電子傳導方式而受到研究者的關注。將石墨烯應用于鋰離子電池可以解決傳統鋰電池能量密度和功率密度難以兼得的問題，可以作為石墨烯復合正負極材料、鋰電池正負極材料的導電添加劑，全方位提升鋰離子電池的性能。同時，石墨烯二維高比表面積的特殊結構以及其優異的電子傳輸能力，能有效改善正極材料的導電性能，提高鋰離子的擴散傳輸能力。

2、大健康

由于石墨烯具有質量輕、高導電性、高導熱性、高強度等優點，在導熱材料方面有巨大的發展空間。以石墨烯電加熱不僅加熱速度快，電熱輻射轉換效率高，而且石墨烯加熱膜是整個面加熱，溫度均勻分布。最重要的是，會產生遠紅外輻射，具有良好的醫療、理療作用。石墨烯在大健康領域的應用主要集中在智能穿戴、智能家居及理療護具等產品，石墨烯發熱技術帶來了健康環保、安全智能、無塵靜音等優勢。

從目前石墨烯的應用領域來看，大健康領域是石墨烯產業化最早的領域之一，2017年石墨烯在大健康領域的市場規模達到5億元，一些企業已經推出了石墨烯護頸、護腰、發熱服、眼罩等產品，并在市場上銷售。2018年在平昌冬奧會上，72名演員身穿烯旺科技開發的石墨烯智能發熱服飾精彩亮相。在保證服飾輕薄與舒適的條件下，該服飾能在-20℃的低溫條件下加熱到50℃，并持續4小時。

3、電子信息

隨著電子工業技術的不斷發展，現代化的電子電器正在朝著體積小、能量密度高的方向發展，并且這種發展趨勢越來越猛烈。隨著電子產品的工作頻率急劇增加，由電子設備產生的熱量也會迅速積累和增加，如果不能及時地將熱量傳導出去，也會使電子元件的工作溫度急劇升高。這不僅影響設備的正常工作效率，而且也會使其使用壽命大大縮短，因此迫切需要開發高導熱性能的界面導熱材料。單層石墨烯的導熱率可高達5300W/mK，當層數增加到2 - 4層，熱導率降低到2800W/mK-1300 W/mK，但依舊遠高于銅(Cu)的熱導率(398 W/mK)，是導熱性能最好的材料。因此，石墨烯可作為理想的電子元器件導熱材料。

同時，石墨烯天線將成為(繼銀漿天線之后的)印刷電子技術工藝在RFID(射頻識別技術)應用上的又一代表性作品，現階段鋁蝕刻天線制程包括了金屬貼合、光阻印刷、金屬蝕刻等制程，其流程繁雜、成本偏高且不環保。在印刷天線油墨方面，依成分包括了銀漿、鋁漿、銅漿與碳漿，其中以金屬漿料印刷所得天線效果最好。然而目前鋁、銅金屬漿需高溫脫氧燒結才能展現導電性，使得天線底材漿受限制，而傳統碳漿導電性未達天線應用的電阻要求。且銀漿天線的制程繁瑣、價格昂貴，其導電性能會因彎折而降低，使得目前在市場上利用印刷方式來制作RFID天線方式仍無法大規模生產并取代目前的鋁蝕刻天線。而采用石墨烯導電漿料制作天線，其制程環保簡單且無污染，價格便宜且質量輕，適合各種無線天線的印制，在市場上無論從性能還是價格方面來說，都具備十足的競爭力。

4、節能環保

石墨烯是最堅硬的材料之一，且具有巨大的比表面積和極佳的導電性等眾多優異性能，使其在環保領域具有非常廣闊的應用前景及巨大的潛在市場價值。石墨烯在節能環保領域主要應用在海水淡化、污水處理、大氣治理、電能替代、LED散熱等方向。

在國家對煤改電政策的大力推廣下，石墨烯電熱膜產業也初具規模，常州二維碳素開發了一款石墨烯高溫阻燃型電加熱膜，能廣泛應用于家用取暖、中醫理療、醫療加熱、溫度管理等領域，該產品將耐高溫性能提升到180℃，電熱轉化率99%以上，使用壽命提升至30000小時以上，同時具有發熱均勻度高、10秒速熱等特點，有效解決了現有電加熱產品的轉化率低、性能衰退、局部高溫等行業瓶頸問題。

5、生物醫藥

石墨烯原材料價格低廉、容易得到，制備方法簡單，被認為是極具應用價值的新型材料。石墨烯與多糖等物質合成的復合材料，與細胞高度相容，可用作細胞生長支架;石墨烯衍生物表面含有大量的含氧基團，比表面積大，能促進干細胞的黏附、增殖和分化等，通過進一步結構化功能修飾，可用于骨組織工程領域;基于石墨烯材料的生物傳感器可用于測定血清樣品中的葡萄糖含量、細菌分析、DNA和蛋白質檢測等;經過功能化的石墨烯還可作為載體，將藥物運送至靶細胞，提高治療效果和效率;石墨烯較碳納米管具有更大表面積、更小毒性、更低價格，并且其光熱治療作用更優，石墨烯或將成為癌癥光熱治療的替代材料。

5、生物醫藥

石墨烯原材料價格低廉、容易得到，制備方法簡單，被認為是極具應用價值的新型材料。石墨烯與多糖等物質合成的復合材料，與細胞高度相容，可用作細胞生長支架;石墨烯衍生物表面含有大量的含氧基團，比表面積大，能促進干細胞的黏附、增殖和分化等，通過進一步結構化功能修飾，可用于骨組織工程領域;基于石墨烯材料的生物傳感器可用于測定血清樣品中的葡萄糖含量、細菌分析、DNA和蛋白質檢測等;經過功能化的石墨烯還可作為載體，將藥物運送至靶細胞，提高治療效果和效率;石墨烯較碳納米管具有更大表面積、更小毒性、更低價格，并且其光熱治療作用更優，石墨烯或將成為癌癥光熱治療的替代材料。

6、航空航天

隨著航天航空產業的發展，對復合材料的性能提出了更高的要求，因此需要研發更高性能的新型復合材料，由于石墨烯具有高強度、高導熱、抗電磁干擾等性能，可用于航空航天材料中，提升航天航空材料性能，有潛力改變我國航空航天材料主要依賴于進口的局面。目前石墨烯在航空航天領域的應用主要包括大型微波暗室用吸波材料、飛行器與武器平臺隱身、輕質復合材料、抗雷達干擾線纜、航空航天熱管理系統、飛機輪胎、雷達電磁屏蔽等領域。

應用產業化注意問題

根據2017年中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟發布的《2017全球石墨烯產業研究報告》顯示：預計到2020年，石墨烯全球市場價值將達到1000億元。而從全產業鏈市場規模及往年年復合增長率來看，未來石墨烯有望達到萬億元級產能規模，特別是未來5~10年，隨著石墨烯應用市場的不斷拓展，石墨烯原材料與下游應用產品將持續展現出巨大的市場前景，在眾多領域產生令人期待的經濟價值。

伴隨著應用市場的巨大潛力，石墨烯新材料的應用產業化進程中，還有很多值得注意的問題。

首先是石墨烯應用的產品創新不足。目前我國石墨烯產品中出現了大量仿制現象，最突出的表現是在石墨烯發熱產品上，眾多企業一哄而上推出大量類似的可穿戴式發熱產品，其中甚至出現一些“魚目混珠”的石墨烯產品。

這主要是由于產學研結合不緊密，高校與企業、產業融合度不高，造成高校的科研成果無法轉化，企業遭遇的技術瓶頸難以解決。

資本的炒作也是石墨烯產業化過程中需要警惕的一方面。鋪天蓋地石墨烯概念股橫盤爆發，市場認知度尚淺。石墨烯企業在起步階段盡量不要與只炒概念的上市公司發生關聯，謹慎選擇上市公司投資。另一個需要考慮的問題是，企業選址在什么地方。這其中有很多講究。高水平的創新能力、成熟的產業鏈、良好的政策、產業生態，對初創期的石墨烯企業發展十分重要。