本文核心關鍵詞：石墨烯歷程、石墨烯市場容量、石墨烯企業、石墨烯產業鏈、石墨烯政策規劃、石墨烯前景趨勢

一、石墨烯概述

發現石墨烯的故事需要從石墨的結構說起。從晶格層面看石墨是三維層狀結構，層內碳原子之間以共價鍵的形式連接，鍵長為0.142nm，作用力非常強，而層與層之間的間隔為0.335nm，以范德瓦爾斯力結合，范德瓦爾斯力并不是鍵合作用，相比共價鍵其作用力非常弱，因此石墨層與層之間可以很容易的滑動，這是石墨是一種很好的高溫潤滑劑的原因，也是它被用來做鉛筆芯的原因。

石墨烯僅有一層原子厚，通過理論計算，其比表面積高達2630m2/g，可以媲美活性炭，但活性炭是無定形炭，導電性能要遠遠差于石墨烯。組成石墨烯的碳原子有4個最外層電子，其中的3個通過sp2雜化鍵構成平面正六邊形結構堆砌成石墨烯平面，剩下的一個電子形成半滿的大π鍵，從而形成一個覆蓋整個平面的自由電子氣，這也就是上邊所說的石墨烯中碳原子之間的雙鍵不是簡單的雙鍵，因而載流子在石墨烯中的輸運十分迅速，其遷移率可高達200000cm2/v·s，并且石墨烯內部的載流子遷移類似于彈道輸運，所以甚至在存在摻雜或者缺陷的情況下，載流子遷移率仍能達到極高的數值，因此其電阻率比銀和銅都小。由于石墨烯獨特的能帶結構和電子輸運特性，通過理論計算正入射光透過單層石墨烯的透過率約為97.7%，實驗證明也確實如此。石墨烯中碳碳鍵能比較高，利用原子力顯微鏡（AFM）對石墨烯的強度的研究表明，其楊氏模量能達到1.0TPa，是鋼材強度的200倍。石墨烯的導熱系數高達5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石。最后由于碳原子的化學穩定性高，石墨烯抗酸抗堿性能也極優越。

二、石墨烯分類

石墨烯分類方式主要包含兩種，一種為按照層數分類，一種按照產品形態分類。

按照產品層數，石墨烯可以分為單層、雙層以及多層產品。單層石墨烯是指由一層以苯環結構周期性緊密堆積的碳原子所構成的二維碳材料；雙層石墨烯是指由兩層以苯環結構周期性緊密堆積的碳原子以不同堆垛方式所構成的二維碳材料；多層石墨烯是指由三到十層以苯環結構周期性緊密堆積的碳原子以不同堆垛方式所構成的二維碳材料。

石墨烯的分類（按層數）

資料來源：智研咨詢整理

根據產品形態，石墨烯產品可分為石墨烯粉體和石墨烯薄膜，這是石墨烯材料的兩種主要形式。前者多摻雜在其他材料中，用于涂料和鋰離子電池領域。石墨烯薄膜廣泛應用于透明、導電和柔性設備，具有廣闊的前景。

石墨烯分類（按形態）

資料來源：智研咨詢整理

三、石墨烯制備方法

發現石墨烯時所用的膠帶撕取石墨的方法后來被稱為機械剝離法，這種方法制備的石墨烯雖然尺寸很小，通常在微米級，并且找的過程十分枯燥，但它制備的石墨烯晶體結構最好，是研究石墨烯基礎性質的最佳樣品，相當一段時間內（2004年-2008年）是實驗室制備石墨烯的最主要的方法。后來，隨著研究的進展，不斷有新的方法被開發出來，樣品形態也逐漸分化成溶液、粉體和薄膜，溶液、粉體的主要制備方法是還原氧化石墨法，而薄膜的主要制備方法是化學氣相沉積法（CVD）和外延生長法。

石墨烯制備方法的對比

資料來源：智研咨詢整理

本文內容摘自智研咨詢發布的《中國石墨烯行業市場全景評估及發展趨勢研究報告》

四、全球石墨烯行業發展統計

自問世以來，石墨烯的研發和市場應用在全球范圍內持續增加。美國在2008年宣布了3300萬美元的投資計劃;2012年至2018年，韓國原知識經濟部提供了2.5億美元的支持;歐盟2013年簽署石墨烯旗艦計劃，一期投資額達到5400萬美元; 而中國石墨烯制造創新中心2017年投資超過1.7億美元。在政策方面，全球多個國家都設立了石墨烯產業研發基金及相關配套政策。在這種情況下，石墨烯的研發和產業化受到了全世界的高度關注和重視。2019年以來，雖然進入石墨烯領域的專利發明人數量仍迅速增長，但是專利新增量開始出現下降趨勢，這說明石墨烯相關技術正在由技術成長階段向技術成熟階段過渡。智慧芽的統計顯示，2022年全球石墨烯相關當年專利申請量為13159個。

2016-2022年全球石墨烯相關專利申請量

資料來源：智慧芽、智研咨詢整理

隨著全球石墨烯研發成果陸續進入市場，全球石墨烯市場規模開始快速擴張，尤其在涂料、消費電子以及新能源能源，石墨烯需求大幅增長，進一步帶動了全球石墨烯的市場規模，截至2022年全球石墨烯行業市場規模約99.39億美元。

2016-2022年全球石墨烯市場規模

資料來源：智研咨詢整理

五、中國石墨烯行業發展現狀

相比發達國家，中國石墨烯行業起步較晚，至今主要經歷了材料發現階段（2004-2012年）、產業形成階段（2013-2016年）、研究突破階段（2017年以來）三個階段。特別是自2017年以來，中國在石墨烯材料的研究領域不斷取得突破，如在實驗室內制備出了最小尺寸的納米通道以及生產出了首款石墨烯基鋰離子電池充電寶等。得益于中國政府政策的支持和產業資金的持續投入，中國石墨烯研發水平逐步提高，已進入研發技術突破階段，中國石墨烯相下游中高端產品的種類在這一時期也呈現增長態勢，石墨烯超級電容、石墨烯電子器件以及石墨烯柔性膜等產品相繼問世。

石墨烯產業發展歷程

資料來源：智研咨詢整理

中國部分石墨烯企業已能實現石墨烯產品(包括石墨烯粉體、石墨烯薄膜)規模化生產線的投產。在政策鼓勵推動下，中國石墨烯行業市場景氣度提升，企業數量逐年增加，行業競爭愈發加劇。具體來看，中國石墨烯產業在業企業數從2010年的738家增長至2022年的14682家。同時，石墨烯的下游應用企業比例在逐步上升，石墨烯的市場化在逐步展開，石墨烯市場化成果帶來的新一波熱潮正在襲來。

2013-2022年中國石墨烯產業在業企業數統計圖

注：1）僅統計關鍵字為“石墨烯”，且在存續期的企業；2）統計截至2022年12月31日；3）統計企業所屬行業為“制造業”“科學研究及技術服務”。

資料來源：企查查、智研咨詢整理

2019年中國石墨烯產業規模達163億元（下游應用制品市場規模），2021年市場規模增長至261億元，2022年中國石墨烯產業規模在335億元左右。近幾年來看，中國石墨烯產業規模已占全球的30%以上，并逐年提高。

2016-2022年中國石墨烯產業規模走勢圖

資料來源：智研咨詢整理

從相關產業看，2016年中國石墨烯粉體市場規模為8739萬元，2022年中國石墨烯粉體市場規模增長至64635萬元。

2016-2022年中國石墨烯粉體市場規模走勢圖

資料來源：智研咨詢整理

2016年中國石墨烯薄膜市場規模為821萬元，2022年中國石墨烯薄膜市場規模增長至6590萬元左右。

2016-2022年中國石墨烯薄膜市場規模走勢圖

資料來源：智研咨詢整理

據統計2016年中國石墨烯材料市場規模為9560萬元，2022年中國石墨烯材料市場規模增長至71225萬元。

2016-2022年中國石墨烯材料市場規模走勢圖

資料來源：智研咨詢整理

六、國內外石墨烯產業市場競爭格局

全球石墨烯及相關產品生產企業主要有美國的Angstron Materials、Vorbeck Materials、XG Science、Carbon Science、Graphene Frontiers、CVDequipment等，英國Applied Graphene Materials、Graphene Industries等，，韓國的Graphenen Square、三星電子等，以及日本東麗、東芝、索尼產研和信越化學等公司。

國外主要石墨烯企業產品及應用

資料來源：智研咨詢整理

中國石墨烯產業呈現的競爭態勢為國外企業技術領先，國內企業制造領先。石墨烯行業競爭格局中第一梯隊由貝特瑞、方大碳素、碳元科技、沃特新材料等營收規模較大，已經擁有完整的石墨烯生產線并且實現規模化經營的龍頭上市企業組成，該類公司在國內國外均有較為成熟的銷售網絡，市占率較高。第二梯隊主要常州第六元素、二維碳素、寧波墨西、南京先豐納米吉倉納米等進入行業較早，擁有較強的研發能力和全國范圍的銷售網絡的代表企業。該類企業依托國內的政策支持，人才回流等紅利，有較強的研發能力，未來發展潛力較大。第三梯隊其他中小型石墨烯生產制造公司，該梯隊中企業較多，市占率均不高，競爭格局較為分散。

中國石墨烯行業競爭格局

資料來源：智研咨詢整理

七、石墨烯行業產業鏈圖譜

從整個石墨烯產業來看，主要涉及原料（石墨礦）、設備、生產（包括中間產品）、應用這四個領域，其中石墨烯的生產和應用為產業鏈上最為核心的兩個環節。

上游材料方面，中國的石墨礦產儲量排在世界第一。中國目前已建設六大礦產區，分別在內蒙辦、黑龍江、山東、湖南、和吉林。中游石墨烯方面，中國雖然產量和出口量常年位于世界之首，但其石墨烯制備技術距離世界頂尖水平還有些距離，下游應用方面，目前，石墨烯主要應用領域在新能源、復合材料等領域。

石墨烯產業鏈

資料來源：智研咨詢整理

上游方面，中國是全球最大的石墨生產國，近年來中國天然石墨產量平穩，初步統計2022年產量121.4萬噸。

2016-2022年中國天然石墨產量

資料來源：智研咨詢整理

石墨烯的潛在應用非常廣泛，被認為幾乎涵蓋材料科學的各個領域：在電子方面的應用，基于載流子遷移率極高，可以取代硅做晶體管等;在光學方面的應用，基于單層吸光率僅為2.3%，可以做透明電極、觸控屏等；用作能源器件，基于其比表面積超高的性質，可以做超級電容器等；復合材料方面，基于其機械強度、導熱、抗腐蝕等方面的性能，可以和金屬、樹脂、涂料等復合來提高它們的強度、導熱能力和防腐性能等。

2022年中國石墨烯應用領域構成

資料來源：智研咨詢整理

目前我國已經成為全球最大電容器市場，行業規模保持穩定增長，增速持續高于全球規模增速。數據顯示，2022年我國電容器市場規模已達1268億元，在全球市場中的比重高達77.3%，增速為3.1%。

2016-2022年中國電容器市場規模

資料來源：智研咨詢整理

八、中國石墨烯行業政策規劃

石墨烯已上升為國家戰略級產業，各級政府和有關部門根據國家總體規劃紛紛出臺各地配套政策與措施，推進石墨烯科技研究與產業化進程。政策的推進有助于這個石墨烯行業從興起走向高速發展，未來預計產業規模將進一步擴大。

石墨烯相關行業政策規劃

資料來源：智研咨詢整理

九、中國石墨烯行業商業模式

石墨烯生產企業屬于工業生產企業，其商業模式與一般工業生產企業相似。在采購和生產環節，石墨烯生產企業一般自行采購原材料，完成主要生產工序。在銷售環節，石墨烯生產企業主要采取直銷與經銷相結合的模式。直銷主要直接銷售給下游制造商，經銷模式主要通過經銷商渠道銷售給終端客戶。

十、中國石墨烯行業進入的壁壘和障礙

中國石墨烯行業進入壁壘

資料來源：智研咨詢整理

十一、中國石墨烯行業發展機遇和挑戰

石墨烯因其獨特性能，自發現以來受到廣泛關注。當前，世界各國均已認識到石墨烯的廣闊應用前景，正在形成技術研發和產業投資的高潮。中國石墨烯產業在技術研發及產業化方面表現突出，但也仍然面臨技術問題、市場問題、成本問題等諸多挑戰。此外，石墨烯產業化之路還存在其他一些障礙。比如，石墨烯在某些性能方面本身也存在競爭性材料，如碳纖維、碳納米管、硅材料、石墨烯粉體等。石墨烯制備還存在著環境風險。氧化石墨烯制備過程中需要大量的酸、堿，材料本身具有較強的穩定性和極易擴散，對環境具有較大的風險。

中國石墨烯產業發展影響因素

資料來源：智研咨詢整理

十二、中國石墨烯行業前景趨勢和戰略建議

為了實現上、下游完整產業鏈的建立、實現資源共享、市場規范，我國成立了中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟。在石墨烯制備領域，可實現大規模量產的企業已經初露崢嶸，降低石墨烯生產成本，將是石墨烯制備企業的重中之重。在應用領域，石墨烯已經在電池、觸摸屏、電容以及涂料等領域表現出了較好的發展勢頭，而在醫療、淡水處理等領域的研發工作表明，石墨烯具有巨大的潛在應用前景。通過政府的引導，國內石墨烯產業有望夯實“產、學、研”一體化體系，建立完整的上、下游產業鏈，并實現產業鏈的健康發展。石墨烯作為具有廣泛應用前景的新興材料，將逐步發展成為我國的特色產業，并將對相關產業的發展起到顯著的帶動作用。

中國石墨烯產業發展戰略建議

資料來源：智研咨詢整理

以上數據及信息可參考智研咨詢（www.szxuejia.com）發布的《中國石墨烯行業市場全景評估及發展趨勢研究報告》。智研咨詢是中國領先產業咨詢機構，提供深度產業研究報告、商業計劃書、可行性研究報告及定制服務等一站式產業咨詢服務。您可以關注【智研咨詢】公眾號，每天及時掌握更多行業動態。