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2014中國石墨烯薄膜專題研討會紀要 |
來源:中國粉體技術網 更新時間:2014-12-08 09:54:03 瀏覽次數: |
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(中國粉體技術網/班建偉)2014年12月6日,由江南石墨烯研究院、石墨烯產業研究平臺主辦,由常州西太湖科技產業園管委會、江蘇省石墨烯產業技術創新戰略聯盟、江蘇石墨烯碳材料科技服務有限公司和新材料在線協辦的2014中國石墨烯薄膜專題研討會在江蘇常州召開。
1. 石墨烯概況
1.1 石墨烯種類
現在主要有兩種形態。一個是石墨粉體,目前第六元素主要是做這個;另一種是石墨薄膜,二維碳素和重慶墨希主要做這個。兩種材料之間的應用重合非常小,制備方面:石墨粉體就好比一本書剝離分層得到一張紙,用的原材料是天然的石墨,通過破壞原子之間的作用力,主要是氧化還原反應得到。主要應用在儲能、復合材料等領域。
石墨薄膜就好比用紙漿制作成一張紙,傳統就是CVD方法。在一個干凈的表面,落在上面的分子被金屬催化生成碳原子和氫氣,控制生成單層石墨烯,主要應用是在觸控和電子。
1.2 全球競爭格局
亞洲,韓國的三星走的很早,但是量沒起來,索尼也是早期看到生產設備,近期沒有報道,設備用的是索尼化學,后來索尼化學關門了。
中國是走的比較快的,各大高校成果很多,國內各種風投資本比較關注,中國產業化走得是全球前列,薄膜有二維碳素,重慶墨希,廈門的輝銳,無錫的格菲等等。
2. 產業化進展
2.1 目前產業化進展
產業化運用需要解決的問題很多,從實驗室到產業化會有很多問題,最開始的時候關注是能否規?;a,現在是說能否做成產品、良率是多少、價格是多少、出貨標準、下游好不好,但是辦法總比困難多。
產業化進展方面,結合石墨烯薄膜和粉體來看,三大下游主要是指微電子、光電子和復合材料。前兩者主要是石墨烯薄膜的應用,后者主要是粉體材料的應用。
1)復合材料是最先產業化。寧波墨西科技的防腐涂料,散熱等材料都有訂單了,防腐材料在長安的剎車盤上已經可以用了。
2)石墨烯薄膜在觸控這塊是最先產業化的。觸控、透明導電這塊的應用,產業化已經做到一定的程度,從實驗室階段,到工藝定性,到技術定性,再到設備定性,才有可能談良品率和工業化的管控,觸控現在已經到了良品率的問題,各個企業也都在考慮設備定性,后面就是管控的問題了,良品率的改善我們是可以預期的。透明導電薄膜2-3年會有比較成熟,應該不是很小的比率,而是可能是一定程度上取代ITO導電膜的市場。
3)光電子的產業化遠一點。第二個就是光電子,里面細分很多,光電子器件也很多,包括傳感器,太陽能電池等等,很多還是在實驗室里面,國家的項目在支撐,這幾個在時間軸上是一個接力。下一步就是傳感器了,很差的晶體管就是很好的傳感器,我認為傳感器就是人的眼睛一樣取代鼻子耳朵眼睛的不同功能,我們團隊選擇了光電傳感器,為什么選擇光電傳感器,技術上石墨烯對遠紅外特別敏感,紅外探測,光學探測,爆炸物的探測等不同的應用,我們看好這個方向。
4)太陽能電池這塊,要求方塊電阻在50歐方以下,甚至20以下,目前難度比較大,還有就是納米結構的處理,來減反,也比較復雜。
展望:石墨烯處在產業化前夜,是在黎明前的時刻。目前產業化很多條件具備了,二維碳素、輝銳、重慶墨希都已經具備了量產,生產出來產品,到商品的過程需要產業鏈的借力,比如二維碳素的應用示范的嘗試,另外就是聯合上下游,應該1-2年內有很大的突破,產能的話不是一個很大的問題?,F在的難點是需要有個過程,先小量先試水,投放一部分市場,負面效應降低,不可能一下子上來。
2.2 導電膜上面石墨烯的競爭優勢
智能手機目前100%都加了觸控薄膜,要求多點觸控和快速的反應速度,ITO現在是主要的導電膜材料,但是價格很高,不具備柔韌性,不能滿足可穿戴電子和柔性的材料,ITO的替代材料有石墨烯、碳管、銀納米和金屬網格等等,對于中小尺寸的觸屏來講石墨烯是最好的選擇,更大的尺寸現在最好的替代是金屬網格。
觸控領域有兩塊,一個是平面的,主要是和ITO的競爭,ITO作為一種材料發展了50年,我們不太能夠替代,但是可以并存,做一些ITO做不了的;另一個范圍就是柔性和曲面觸控,石墨烯最大的對手是金屬網格,因為金屬網格有非常好的導電性,方塊電阻就只有幾個歐姆,但是金屬網格是網狀,不能做小尺寸的,不然存在良率問題等。
所以籠統來講,10寸以上金屬網格是比較好的選擇,10寸以下的規格還是石墨烯有競爭力。
2.3 產業化的主要障礙
1)技術門檻高。
設備的投資門檻不是太高,但是技術的東西不是幾千萬就可以搞定的。主要的障礙就是大規模生產的時候的穩定性,包括爐體的清洗、設備的穩定性等等,還有生長出來怎么保護,怎么撕開,怎么轉移,門檻都不低,同時也需要資金投入。從指標上來講,主要是方塊電阻需要降下來,另外就是透光率,因為加一層石墨烯就要降低2.3%的透光率,但是到了85%以下就會明顯影響視覺,可以看到隱隱的圖案,三星要求要達到95%,非常難。
CVD生長的條件需要高溫,怎么把單層剝離出來進行轉移,目前大概是10多種方法,適合工業界的還是非常少,轉移過程的成品率,雜質的深入,目前重慶墨希已經發展了兩條主流的方法,高效轉移,轉移方法是目前各個公司最高的機密了,工藝上突破之后,工業上還是很難應用。
2)資金要求高。
半導體器件要做出來,一個是技術,一個是資金,到半導體期間,投資的規??赡苁?0億的規模,這個和觸控這塊的投入不是一個量級的。
3)老產業的阻力。
ITO廠商對新材料的進入是有很多的阻力的,對于新材料來說,下游需要看到穩定性,產品的穩定性需要時間來檢驗,所以觀望的態度,觸摸屏行業現在也是大洗牌,主要是幾個大廠集中度提高,所以每一個單子都很大,我們這種初創型企業來講,需要一步步來,只能接小單,無法擴大到那么大,小單的利潤就沒那么高。
2.4 中國企業產業化的主要優勢
利用制造業的產業鏈優勢。作為制造業的大國,所以各個環節制造都比較齊備,這個是很多其他國家包括美國都不具備的。對比美國,可以看到美國在研究上有侵略性,一直往前走,產業化比較保守,在篩選的時候非常保守,硅谷那些風投看項目,都是希望3、2年有很大的回報才能投,中國是研究和產業化都是非常旺盛,在其他任何國家都看不到。從整個產業要做好的話,很多環節都要好,比如半導體發展的時候,硅晶生長也是有問題,后來走出來了,中國現在是各個環節齊頭并進,所有的環節都有企業進來了,但是現在的問題是,設備方面是否也做得很好,可靠性、重復性方面有一些更高的要求。
希望政府的引導應該不是要投錢給原材料的制造商,而是給產業鏈,項目上研發的支持,政策上的補貼,尤其是接口環節,而不是扶持某一個企業。
3. 產品銷售等
3.1 石墨烯薄膜價格
某機構測算出來目前是80美元/平米,而2012年可能高達400美元/平米,另某機構透露大概是200多元/平米,未來會下降很快。
3.2 成本產品價格
10寸屏 Q3這款,是PMA+G2,價格大概是7-10塊錢,是深圳現在最低端的一款,也是目前銷量最大的一款。如果真的要問價格,可能還要根據性能等一些來確定,比如是GF還是GFF,單點還是多點觸控。ITO便宜有80一平米,還有進口200多的一平米,也有很大的不同。
3.3 市場空間
透明導電薄膜目前市場是4000萬平米,2015年后能到8000萬平米,主要領域光伏,OLED等方面。
3.4 成本和電阻下降的空間
重慶墨希科技的石墨薄膜2014年成本下降很快,主要是因為生產線出來了,之前都是實驗室,原材料成本很高的,銅就是1000元/平米,生產線建成后,原材料上的國產化,另外就是新工藝的開發,不用消耗什么原材料,一罐甲烷現在夠用半年,成本很低,現在主要是運營的成本,電費上是很大的一塊,其他的下降比較緩慢,產能的爬坡,最終可以比ITO低很多。預計2年左右可是便宜30%。
塊電阻,我們做到1000歐方的時候覺得不可思議,到400的時候我們覺得是極限了,但是僅僅幾個月的時間我們做到了200,原理上可以做到幾歐方,通過歷史的軌跡,未來我們非常有信心可以繼續降低。
資料來源:新材料在線
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