石墨烯屬于二維碳納米材料，具有優(yōu)秀的力學(xué)特性和超強(qiáng)導(dǎo)電性導(dǎo)熱性等出色的材料特性，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，由于成功從石墨中分離出石墨烯（2004）并在單層和雙層石墨烯體系中分別發(fā)現(xiàn)了整數(shù)量子霍爾效應(yīng)及常溫條件下的量子霍爾效應(yīng)（2009），而獲得2010年度諾貝爾物理學(xué)獎。

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一種未來革命性的材料

石墨烯是碳的同素異形體，碳原子以sp2雜化鍵合形成單層六邊形蜂窩晶格石墨烯。利用石墨烯這種晶體結(jié)構(gòu)可以構(gòu)建富勒烯（C60）、石墨烯量子點(diǎn)，碳納米管、納米帶、多壁碳納米管和納米角。

石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是一種未來革命性的材料。也被譽(yù)為“新材料之王”、“黑金”。

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石墨烯劃分形式廣、性能多

石墨烯按照層數(shù)可分為單層石墨烯、雙層石墨烯、少層石墨烯和多層石墨烯。 按照功能化形式可以分為氧化石墨烯、氫化石墨烯、氟化石墨烯等。按照外在形態(tài)、又可分為片、膜、量子點(diǎn)、納米帶或三維狀等。

石墨烯具有超強(qiáng)導(dǎo)電性、良好的熱傳導(dǎo)性、良好的透光性、溶解性、滲透率、高柔性和高強(qiáng)度等出色的材料特性。它的的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，主要集中在基礎(chǔ)學(xué)科、新能源電池、柔性顯示屏、傳感器及復(fù)合材料等領(lǐng)域。

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石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈趨于完善，下游需求領(lǐng)域不斷拓展

石墨烯材料本身表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，其下游應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，可應(yīng)用在電池電極材料、半導(dǎo)體器件、透明顯示屏、傳感器、電容器、晶體管等方面，且在化學(xué)、材料、物理、生物、環(huán)境、能源等眾多學(xué)科領(lǐng)域已取得了一系列重要進(jìn)展。

石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈上游的原料為石墨，中國是全球最大的石墨生產(chǎn)國，但可開采儲量僅為全球第二，占世界總儲量的 25%，靜態(tài)可開采年限僅為 116 年，在全球主要的石墨生產(chǎn)國中，僅高于挪威。

石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈中游主要為石墨烯的制備。石墨烯的制備分為兩種：（1）“自上而下”：從石墨塊原材料出發(fā)，將單層或幾層原子厚度的石墨烯層從石墨塊中剝離出，例如“液相剝離法”、“機(jī)械剝離法”等； （2）“自下而上”：從碳原子或碳化合物分子結(jié)構(gòu)出發(fā)，如 CH4?C2H2 等，利用晶體生長重新排列出石墨烯，例如“化學(xué)氣相沉積法”、“小分子化學(xué)合成法”、“外延生長法”等。 不同制備方法獲得的石墨烯在品質(zhì)和成本上差異較大，與之相關(guān)的產(chǎn)品的適用領(lǐng)域也有一些差異。石墨烯薄膜主要由氣相沉積法和外延生長法等制備，其中化學(xué)氣相沉積法可以制備大尺寸的石墨烯薄膜，是目前被認(rèn)為最有希望實(shí)現(xiàn)石墨烯薄膜大規(guī)模制備的方法。

全球石墨烯行業(yè)市場規(guī)模呈穩(wěn)步增長態(tài)勢。據(jù)預(yù)測，未來兩年石墨烯將保持增速。 我國石墨烯目前應(yīng)用最廣泛的下游領(lǐng)域是新能源相關(guān)領(lǐng)域，是行業(yè)超高增長的主要驅(qū)動者。石墨烯在新能源超級電容與鋰電池導(dǎo)電劑領(lǐng)域市場規(guī)模在50 億元左右，占全國市場份額的 71.4%，其中，石墨烯在防腐涂料、復(fù)合材料、生物傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用也占額較多且備受關(guān)注，節(jié)能環(huán)保和電子信息柔性顯示領(lǐng)域也有一定的涉及。

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國內(nèi)外處起步階段，靜待下游大規(guī)模應(yīng)用

全球石墨烯行業(yè)仍處于產(chǎn)業(yè)化起步階段。市場以石墨烯粉體和石墨烯薄膜為主導(dǎo)，盡管大規(guī)模生產(chǎn)仍存在一定困難，但未來發(fā)展空間廣闊。

從市場規(guī)模來看，2014 年以來，全球石墨烯市場規(guī)模快速增長，2019 年全球石墨烯市場規(guī)模約為 1.1 億美元，預(yù)計在 2025 年達(dá)到 21 億美元，2020 至 2025 年石墨烯復(fù)合年增長率將達(dá)到 40%，尤其是散熱材料、新能源電池、柔性顯示和復(fù)合材料市場。石墨烯因其優(yōu)秀的材料特性具有巨大的潛力。

石墨烯行業(yè)正處于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化前夕，世界各國對于石墨烯都給予了高度重視，全球已有 80 多個國家投入石墨烯的研發(fā)、生產(chǎn)，尤其是一些發(fā)達(dá)國家聚焦石墨烯下游應(yīng)用的研發(fā)，例如美、歐、日、韓等地區(qū)密集發(fā)布政策、投入大量資金，扶持石墨烯相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，對推動石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了戰(zhàn)略部署。

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國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈初步成型，上下游鏈條逐步完善

我國石墨烯產(chǎn)業(yè)前景廣闊，產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)增長。同時我國政府高度重視石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展，已將石墨烯列入我國“十三五規(guī)劃”的 165 項(xiàng)重大工程。

中國石墨烯行業(yè)正處于市場導(dǎo)入期，產(chǎn)品尚未成熟，行業(yè)利潤率較低，但市場增長率較高。預(yù)計隨著石墨烯制備技術(shù)的不斷突破和下游應(yīng)用的不斷成熟，將進(jìn)一步促進(jìn)和推動石墨烯的應(yīng)用發(fā)展及市場規(guī)模擴(kuò)大。

我國石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈近年來已初步打通，上下游鏈條逐步完善，上游石墨礦開發(fā)技術(shù)不斷創(chuàng)新，中游石墨制備方法不斷改進(jìn)，下游應(yīng)用領(lǐng)域研發(fā)不斷拓展。

正是由于產(chǎn)業(yè)鏈不斷發(fā)展，我國石墨烯市場規(guī)模有持續(xù)較快增長的趨勢。石墨烯作為“新材料之王”，目前大規(guī)模制備方式仍存在缺陷，下游應(yīng)用領(lǐng)域仍未被開發(fā)完全，所以仍保有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

從整體石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈布局來看，中游領(lǐng)域：我國自 2018 年以來，石墨烯粉體和薄膜的生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，石墨烯產(chǎn)業(yè)化趨勢日益強(qiáng)勁，多個石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心開始創(chuàng)立，各地各種石墨烯制備技術(shù)不斷突破創(chuàng)新，下游應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化也逐步拓展。

中國石墨烯的研究已經(jīng)進(jìn)入世界一線水平，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈也已經(jīng)初步形成，未來隨著研發(fā)的進(jìn)一步深入，石墨烯的應(yīng)用也將越來越廣泛，屆時相信會有一系列新產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)。