石墨烯薄膜

　　石墨烯是近年来最热的新材料之一，用石墨烯制成的薄膜也因为具有良好的透明性、导电性以及柔性等优点，在电子、光子及光电设备领域的应用范围十分广泛，具有很好的发展前景。

一、石墨烯薄膜产业现状

　　目前我国已经实现了5寸、6寸石墨烯触摸屏膜的生产，在小尺寸上技术逐渐走向成熟，有的企业甚至已经研制出了长300mm、宽230mm的石墨烯透明导电膜。现在，石墨烯薄膜基本上可以满足移动设备的触控需求。

　　随着个体企业产量的提升以及整个行业产业化的逐步推进，石墨烯的成本正在快速的下降，石墨烯薄膜的价格也有希望随之降低，成本造成的劣势会不断减小。

　　2013年5月，全国首条石墨烯薄膜生产线在江苏常州投产;

　　2016年，全球规模最大的石墨烯薄膜生产线在重庆投产，年产量达100万平方米;

　　2016年7月，国内首条石墨烯薄膜连续生产线在江苏常州建成。

　　除此之外，国内不少企业依然看好石墨烯薄膜领域，并且有了一定的进展。

　　2016年，合肥微晶公司采用最新纳米材料制造技术与工艺，推出新一代石墨烯纳米银线复合柔性透明导电膜并实现量产。

　　2017年4月，丹邦科技公司计划在深圳市光明新区投资1个亿，设立全资子公司深圳光明丹邦科技有限公司。根据资料显示，全资子公司从事的领域将涉及多层石墨烯薄膜。

　　2017年7月，二维碳素将石墨烯高导电复合膜与弹性高分子材料高效复合，进而制备得到超柔性石墨烯复合导电膜，从根本上解决了现有的发热膜柔性差、弯折性能不佳的短板，极大增强石墨烯发热膜的可靠性和应用范围。

　　2017年7月，常州富烯科技股份有限公司石墨烯导热膜研发及生产项目在西太湖科技产业园开工奠基。项目总投资2.26亿元，建成投产后，将形成石墨烯导热膜年产500万平方米的规模。

二、石墨烯薄膜需求大

　　目前97%的透明导电薄膜市场都被掺锡氧化铟(ITO)占据，该透明导电薄膜有优良的光电性能，具有低至10Ω/sq的方阻，并且在可见光范围内有90%左右的透明度。但是ITO透明导电薄膜也存在一定的缺点，例如：成本高;铟元素有毒不利于环保;延展性差，无法生产柔性电子器件。

　　目前市场上ITO的替代材料主要包括金属网格和纳米银线，在国内占比分别为10%和1.6%，而石墨烯膜的存量则小于1%，但金属网格、纳米银线和ITO均有不同程度的缺陷，这给石墨烯提供了足够的替代空间。　

　　一般的液晶显示屏会损耗10%～25%的电量，石墨烯透明导电薄膜因为其透过率T≈90%，方阻Rs<100 kΩ/sq，可以减少电量损耗，并且石墨烯透明导电薄膜与ITO具有相近的功函(4.5 eV)，这使得其成为液晶显示屏阳极的理想材料。

三、石墨烯透明导电膜研发现状

　　石墨烯作为柔性透明导电膜展示出了很大的应用潜力，现在，制备石墨烯透明导电膜主要有两大种途径：

　　1、自下而上地通过CVD得到高质量的单层或少层石墨烯，或通过含苯环的分子前驱体高温下交联得到类石墨烯结构，然后转移到透明的目标基底上;

　　2、自上而下的采用溶液的方法制膜，用的膜液是通过物理剥离得到的少层石墨烯分散液或通过化学法得到的氧化石墨烯溶液成膜后进行还原。

　　在基础研究获得突破的同时，石墨烯透明导电膜的大面积和规模化制备在近年也取得了长足的进步：

　　2010年三星联合成均馆大学采用化学气相沉积法，制备出了30英寸的单层石墨烯薄膜，重复转移得到4层石墨烯薄膜，其透光率为90%，方块电阻为30 Ω/sq。

　　日本索尼公司为提升石墨烯薄膜的产能，设计出卷对卷化学气相沉积装备，在1000 ℃的温度下，通过支撑辊轴通电时铜箔受热可制备长度100 m以上的石墨烯薄膜。

　　常州二维碳素科技有限公司在石墨烯透明导电膜制备领域开展了系统研究和应用示范，目前年生产能力为20万平方米。

　　中科院重庆绿色智能技术研究院致力于大面积石墨烯规模化制备技术及量产装备的开发，相关成果转化建立的重庆墨希科技有限公司，其生产线可实现年产100万平方米石墨烯薄膜，并在超薄柔性触控屏等领域开展了应用探索。

四、石墨烯市场推广应用问题

　　当前国内石墨烯虚火过旺的现象已经引起了业内人士的担忧，部分涉足石墨烯薄膜领域的企业业绩都不怎么理想。

　　当今石墨烯市场，严格来说，其中的不少石墨烯企业还不能被称为石墨烯企业。因为目前的产品高导热石墨膜不属于石墨烯类别，该产品只是里面用到了石墨的一个导热性能。在应用市场没能全面打开之前，石墨烯公司必需做好现有的高导热石墨膜，保证企业能够稳步发展。

　　石墨烯主要应用于电子器件、储能电池、传感器、半导体、航天、军工、复合材料、生物医药等领域，虽然应用很广泛，但商业化应用并不是很理想。

　　很多公司成立至今没有实现盈利，主要原因是公司石墨烯产品还没有实现规模化的应用。石墨烯作为一种新型材料，市场还需要逐渐培育，目前石墨烯产品仍未实现大规模化生产和应用。已开发出石墨烯薄膜的企业也表示，鉴于石墨烯薄膜整体研发时间较短，下游产品应用市场仍需较长时间的开拓。

　　现在，不少石墨烯企业仍面临石墨烯材料的市场开发难度大、投入高、市场接受时间较长的风险。

　　对于石墨烯薄膜企业而言，具有技术壁垒无疑是巨大的竞争优势，掌握领先的关键技术才能掌握市场的主动权。再加上石墨烯薄膜市场潜力目前已可见一斑，也给不同产业企业带来了合作应用的想象空间。