新材料系列深度报告之再谈石墨烯(PDF 72页)
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点击下载一、认识石墨烯——材料之王...8
1.石墨烯的定义 ...8
2.石墨烯的分类 ...8
3.石墨烯的优异特性....9
4.石墨烯的前世今生.. 13
5.石墨烯制备技术 ..... 15
二、石墨烯研发——多国政府积极布局 . 19
1.世界各国的石墨烯研发情况 .. 19
2.中国的石墨烯产业发展之路 .. 19
1)碳材料纳入国家新材料产业规划 ...... 19
2)科研投入大,成果跻身一流团队 ...... 20
3)民间联盟在国家支持下稳步发展 ...... 20
4)产业园区逐步完善,优惠政策项目落地 ... 22
5)石墨烯产品标准的进一步完善 .. 25
三、石墨烯应用——广阔天地,大有可为 ..... 26
1. 电子器件领域 ... 27
1)应用于散热材料 . 28
2)应用于柔性触控屏 ..... 29
3)应用于传感器..... 30
4)应用于芯片材料 . 31
2. 能源领域... 32
1)应用于锂电池..... 32
2)应用于太阳能电池 ..... 35
3)应用于燃料电池 . 36
4)应用于 ―超级电池‖和超级电容器 ..... 37
3. 其他应用领域 ... 38
1)作为电缆保护材料 ..... 39
2)作为功能涂料..... 39
3)作为碳质吸附剂 . 40
4)作为绿色、高效催化剂 ..... 44
四、石墨烯产业——民间资本顺势而动 . 45
1.金融资本积极介入石墨烯领域 ...... 45
2.产品以石墨烯涂料和散热膜为主 .. 47
3.重点下游市场扩容助力产业发展 .. 49
行业研究/深度研究 | 2015 年05 月
谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准3 3
1)LED 灯——石墨烯散热膜 . 50
2)便携电子设备——石墨烯电池、导热材料、触控屏、芯片 .... 51
3)新能源汽车——石墨烯电池、石墨烯复合材料 53
4.石墨烯产业链整合拉动上游石墨加工行业 ... 54
5.上市公司持有的专利以制备技术为主 ... 56
6.石墨烯专利申请以初级应用技术为主 ... 57
7.企业研发能力相对较弱,技术尚处培植期 ... 59
8.他山之石——跨国公司为应用领域的研发主力 ... 60
9.石墨烯产业发展方向 ..... 61
五、石墨烯相关上市公司 62
中国宝安:子公司贝特瑞是全球最大的锂离子电池负极材料供应商 62
华丽家族:墨烯集团资产将被注入其中..... 63
南江B:墨西科技的“远亲” .... 64
乐通股份:曾与墨西科技签订合作协议..... 66
中泰化学:与厦门凯纳共同开发石墨烯生产应用技术...... 66
新纶科技:散热膜示范线小规模生产 . 67
烯碳新材:构建从石墨生产销售链到产业园的全景模式 .. 67
中超电缆:拥有石墨烯电缆专利,从事电磁防护应用研究 ...... 68
方大炭素:拥有制备技术专利且股东意向合作开发石墨矿 ...... 68
悦达投资:具备粉体、散热膜和触控屏生产能力 ..... 68
正泰电器:控股子公司从事电子领域研发应用.. 69
东旭光电:与北理工共同开发石墨烯薄膜产品.. 69
南都电源:从事锂电池应用研究. 70
康得新:斥资建立子公司研发石墨烯材料 . 70
图表目录
图 1: 石墨烯碳单层结构8
图 2: 石墨烯转化为其他碳素新材料......8
图 3: 石墨烯层级结构及其光学显微镜成像 ......9
图 4: 石墨烯的优异性能.... 10
图 5: 无散射传输弹道晶体管示意图... 10
图 6: 常见导体电导率对比(𝑺/𝒎).. 11
图 7: 常见半导体载流子迁移率对比(𝒄𝒎𝟐/𝑽 · 𝒔) . 11
图 8: 纳米填料的增强效果对比 .... 11
图 9: 超级纤维示意图 . 11
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图 10: 石墨烯/碳纤维复合汽车 .. 11
图 11: 常见散热材料导热系数(W/m·K). 12
图 12: 透明导电薄膜透明性与导电性的关系...... 12
图 13: 石墨烯吸附苯系物 ...... 13
图 14: 石墨烯的研究历史 ...... 14
图 15: 世界范围内石墨烯相关专利申请(注:2015 年数据截至到2 月) ..... 15
图 16: 多种方法制备石墨烯成本、质量不同,产品应用于不同领域 ... 16
图 17: 计算机模拟单层石墨烯形态 .. 16
图 18: 诺沃肖洛夫团队首次制备石墨烯所用装臵.... 16
图 19: 化学气相沉淀法制备装臵 17
图 20: 化学气相沉淀法原理.. 17
图 21: 氧化还原法机理示意图 .... 17
图 22: SiC 外延生长法示意图 ..... 18
图 23: 金属催化外延生长法示意图 .. 18
图 24: 中国石墨烯产业技术创新战略联盟常务理事各有分工 .. 21
图 26: 中国石墨烯产业技术创新战略联盟成员 . 22
图 27: 主要石墨烯产业园 ...... 22
图 28: 常州石墨烯产业园内江南研究院下设多个子方向研究实验室 ... 23
图 30: 石墨烯触及广阔的应用领域 .. 27
图 31: 不同尺寸石墨烯的应用 .... 27
图 32: 石墨烯在电子器件领域的应用 ..... 28
图 33: 散热片被广泛应用于各种电子元件上...... 28
图 34: 手机用石墨散热片 ...... 28
图 35: 石墨烯散热薄膜.... 28
图 36: 石墨烯触摸屏触控原理 .... 29
图 37: 三星展示柔性屏及其概念手机 ..... 30
图 38: 蓝石科技展示首例石墨烯多点触控柔性屏幕 ...... 30
图 39: 石墨烯传感器被广泛应用于可穿戴设备中.... 31
图 40: 全球可穿戴式设备市场需求预测 31
图 41: IBM 展示制造的155GHz 石墨烯晶体管 ...... 32
图 42: IBM 石墨烯晶体管微观结构.. 32
图 43: 石墨烯在能源领域的应用 32
图 44: 锂离子电池工作原理.. 33
图 45: 锂离子在石墨烯和活化石墨烯扩散过程示意图.. 34
图 46: 石墨烯, 磷酸铁锂和碳之间结构示意图 34
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图 47: 圆柱形锂离子电池 ...... 35
图 48: 智能手机用锂离子聚合物电池 ..... 35
图 49: 太阳能电池结构.... 35
图 50: 石墨烯的能带结构示意图 35
图 51: 2008-2013 年太阳能电池产销量...... 36
图 52: 石墨烯在燃料电池中的应用前景 37
图 53: 超级电容器的结构和原理 37
图 54: 石墨烯在其他领域的应用 38
图 55: 石墨烯可以用用于电缆的电池屏蔽防护 . 39
图 57: 石墨烯吸附范围.... 41
图 58: 氧化石墨烯对重金属离子的吸附效果(mg/L) ..... 41
图 59: 氧化石墨烯对燃料的吸附效果 ..... 41
图 60: 氧化石墨烯吸附水中放射性废物 42
图 61: 石墨烯吸附水中放射性废物 .. 42
图 62: 石墨烯海绵的吸附历程 .... 43
图 63: 石墨烯海绵对油类的吸附能力 ..... 43
图 64: 石墨烯海绵:世界上最轻的材料之一...... 43
图 65: 石墨烯吸附苯及其同系物的过程 44
图 66: 石墨烯吸附一氧化碳原理 44
图 67: 氧化石墨烯催化机理.. 45
图 69: 重庆墨希科技-影驰SETTLER α 石墨烯手机 49
图 70: 济南墨希科技引进-格芬石墨烯环保涂料 ...... 49
图 71: 厦门凌拓科技-邦邦熊云体温计 ... 49
图 72: 灰山石科技-良℃石墨烯降温贴 ... 49
图 73: 采用铝合金散热器的LED 球泡灯的一般构成..... 50
图 74: 采用石墨烯塑料散热器的LED 球泡灯的一般构成 ... 50
图 75: 全球LED 照明需求持续增长 . 50
图 76: 中国LED 照明需求快速增长 . 50
图 77: 2012-2016 年全球智能手机出货量预测 ...... 51
图 78: 2012-2016 年全球平板电脑出货量预测 ...... 51
图 79: 石墨烯触控屏具有广阔的市场需求空间 . 53
图 80: 全国新能源汽车销量.. 53
图 81: 新能源汽车电池性能比较 54
图 83: 石墨产业主要以天然石墨出口和粗加工为主 ...... 55
图 84: 2014 年以来石墨电极价格出现大幅下滑 ..... 55
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图 85: 烯碳新材间接持有石墨深加工企业奥宇石墨51%的股权.... 56
图 86: 国内外申请人石墨烯中国专利申请情况 . 58
图 87: 国内申请人石墨烯中国专利申请技术分布.... 58
图 88: 国外申请人石墨烯中国专利申请技术分布.... 58
图 89: 国内申请人中国专利申请前10 位应用领域. 59
图 90: 国外申请人中国专利申请前10 位应用领域. 59
图 91: 三星石墨烯研发、产业化进展 ..... 60
图 92: IBM 石墨烯晶体管运行速度不断创新高 61
图 93: 石墨烯产业发展趋势示意图 .. 62
图 94: 上市公司涉及的石墨烯领域 .. 62
图 95: 中国宝安通过资金介入支持贝特瑞在石墨及石墨烯领域的整合...... 63
图 96: 资产注入后华丽家族将持有墨烯控股100%的股权 63
图 97: 南江B 与墨西科技有股权关联 .... 66
图 98: 中泰化学于13 年8 月增资厦门凯纳并持有35%的股权..... 67
图 99: 烯碳新材的石墨烯产业链及产业园建设 . 67
图 100: 中超电缆持股常州中超和无锡明珠 ..... 68
图 101: 悦达投资持股悦达新材料、墨特瑞新材料 ...... 69
图 102: 正泰电器持股新池能源 69
表格1:石墨烯各种制备方法优劣比较 .. 15
表格2:《新材料产业十二五发展规划》鼓励碳素新材料的发展 .. 20
表格3:国家自然基金委资助的有关石墨烯的重大项目清单 20
表格4:无锡产业园给予高新技术企业的优惠政策 ...... 24
表格5:联盟制定的石墨烯材料名词术语与定义 .. 25
表格6:首批石墨烯国家标准分工情况 .. 26
表格7:各种锂电池负极材料理论比容量 ..... 33
表格8:典型锂离子电池材料体系及其力学性能 .. 34
表格9:超级电容器的技术特性 ..... 38
表格10:石墨烯与常用电缆金属电阻率比较 39
表格11:碳质吸附材料特点及应用 41
表格12:石墨烯催化剂的优缺点 ... 45
表格13:Wind 石墨烯指数成份股 . 46
表格14:其他石墨烯相关公司 ...... 46
表格16:智能手机屏幕大、质量轻和待机时间长难以兼得 . 52
表格17:主要汽车生产国新能源汽车规划目标 .... 53
表格18:上市公司持有或间接持有的石墨烯专利清单 . 56
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表格19:石墨烯领域中国专利申请量排名前60 位的申请人及申请量 59
表格21:石墨烯相关公司简况 ...... 70
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