石墨烯纳米片和石墨烯市场

Lux Research高级分析师Ross Kozarsky谈石墨烯纳米片的应用和石墨烯市场的增长。

你能描述一下石墨烯纳米片吗?

石墨烯纳米片(GNPs)是石墨烯的圆盘，有一到数百个原子层厚。

石墨烯及其功能性能的研究已成为材料科学领域的热门话题。亚博老虎机网登录为什么我们开始看到石墨烯纳米片推动石墨烯市场的增长?

石墨烯被吹捧为一种神奇的纳米材料，在其短暂而丰富的时间轴上取得了重大成就。由于其卓越的机械、电子和热性能，它有可能影响从高性能计算到钢铁防锈的一切。因此，它得到了大量的研究关注。然而，看看石墨烯的碳表亲多壁碳纳米管(MWNTs)坎坷的历史，就会发现，随着高成本、分散性和其他处理问题等挑战的出现，伴随着令人印象深刻的技术性能，研究和专利的繁荣远非商业成功的保证。来自其他新兴物质阶层的竞争也凸显出来。

要评估市场潜力，就像权衡石墨烯的性能优势与成本和竞争一样，需要区分两种截然不同的材料形式:GNPs和石墨烯薄膜。在短期到中期，gnp将开始在导电添加剂和复合材料、储能以及导电油墨和涂料的机械增强应用中获得商业应用。

尽管石墨烯最近取得了成功，但石墨烯薄膜的设计和开发将受到技术和经济挑战的阻碍。你能描述一下这个市场可能面临的一些最基本的挑战吗?为什么?

石墨烯薄片的导电性、透明性、弹性和流动性为创新提供了巨大的机遇，但大多数应用都有巨大的成本和加工障碍需要克服。例如，铟锡氧化物(ITO)在透明导电膜(TCFs)应用中的替代是一种自然的适合，但CVD合成石墨烯膜的工艺成本高得令人望而却步，高达10万美元/米²或者更多。石墨烯的价格会随着发展和规模的扩大而下降，但石墨烯不仅要在这些应用领域击败ITO，而且还要成为其他几种新兴材料的最佳选择，包括金属纳米线、金属纳米颗粒、导电聚合物和单壁碳纳米管(SWNTs)。yabo214克服当前沉积区域的限制是另一个障碍。

石墨烯技术在当前市场中的发展将如何推动该材料在新市场领域的进一步增长?

石墨烯开发人员将继续改进和扩大生产流程，通过规模经济和自动化降低成本。然而，该材料进一步商业增长的主要关键之一将是扩大初创企业和他们的企业战略伙伴之间的伙伴关系网络。例如，XG Sciences宣布的亚博老虎机网登录战略合作伙伴关系——2010年12月的韩华化工、2011年6月的浦项制铁和2011年11月的Cabot——可以说使其成为该领域最强大的合作伙伴组合，其最近的产能扩张使其成为低成本和产能领先企业之一。2012年初，其他领先的初创企业Vorbeck Materia亚博网站下载ls与合作伙伴MeadWestvaco在零售商店发布了Siren防盗智能包装设备，成为首个进入商业市场的石墨烯产品。

您能谈谈Lux创新电网以及它将如何推动石墨烯市场的增长吗?

Lux创新网格提供了一个评估石墨烯开发者的框架。就像石墨烯材料和应用程序开发人员使用标准测试来确定强度、电导率、渗透率、透明度、流动性和成本等性能指标一样，这个领域的潜在合作伙伴、客户和投资者也需要具体的数据和逻辑来衡量初创企业的表现。通过对石墨烯领域的初创公司进行初步访谈和实地考察，我们收集了初创公司的技术和业务表现信息，以评估开发石墨烯材料的公司，这些公司涉及一系列应用和市场，运营着广泛的商业模式和技术。亚博网站下载具体来说，我们根据三个不同的属性——技术价值、业务执行力和成熟度——以及一个相对比较指标——Lux Take对初创企业进行评分。在根据这四个因素对每家公司进行评估后，我们绘制了四个象限:“占主导地位”的公司表现最好;“高潜力”的公司拥有吸引人的技术，但却没有什么可展示的;“普通”公司虽然缺乏高技术价值，但在市场上表现良好;“远景”公司在执行上落后，缺乏有价值的技术。

Lux创新网格有助于回答一些重要问题，比如“哪一家石墨烯公司最适合达成合作协议?”或“哪家石墨烯公司是好的投资对象?”

石墨烯薄膜公司还面临哪些商业化挑战?您认为这些挑战将如何解决?

石墨烯薄膜公司面临着主要的商业化障碍，包括降低成本、扩大衬底转移过程、克服电流沉积区域的限制，以及优于其他新兴材料解决方案。初创企业和企业都在努力应对这些挑战，但大量的技术和经济挑战将严重限制到本世纪末石墨烯薄膜市场的规模。

除了石墨烯技术的技术性能外，还有哪些关键特性将确保该材料获得商业成功?

考虑到许多挑战，许多业内人士认为，石墨烯的最佳市场应用是可以利用其特性的组合。换句话说，由于在任何一个性能维度上，对性能/成本优势的竞争都是如此激烈，当石墨烯能够作为一种多功能材料充分发挥作用时，它就能获得商业成功。例如，透明度、导电性和弹性这三种特性对于柔性电子产品来说是非常合适的，而透明度、不透水性和导电性的组合则是用于透明导电涂层和屏障膜的理想匹配

在中短期内，石墨烯的商业成功将主要来自于替代现有材料，如复合材料、导电油墨和涂层以及储能应用中的石墨和炭黑。亚博网站下载从长远来看,如果材料的多功能功能——包括模数、电气和热导率、透明度、不渗透性,和弹性,可以组合在一个经济和可扩展的方式,它可以作为小说的一个支持平台使用从组织工程柔性光电设备。

这种材料在全球范围内的使用有多广泛?这如何反映这种材料的商业地位?

如今，石墨烯的需求有限，2012年仅为900万美元。其中绝大部分来自研究材料销售，这表明石墨烯在很大程度上仍处于原型和产品开发阶段。

对于石墨烯薄膜制造商来说，是否有重要的发展目标是至关重要的，以帮助保持这种材料的研究、设计和开发努力不断发展，并适应其许多应用领域?

除了石墨烯薄膜明显的成本和沉积面积限制外，将标准合成过程发展为更“适合放大”的过程也很关键。虽然存在许多变体，但合成单层石墨烯的典型技术是使用表面催化CVD从碳前体(通常是甲烷)生长石墨烯薄膜，使用铜箔或镍箔作为催化层。在合成之后，许多开发人员能够将石墨烯薄膜转移到目标衬底上，如玻璃、PET、硅或二氧化硅。然而，这种基板转移是非常重要的，因为它需要湿蚀刻来去除金属箔-金属箔的溶解非常缓慢，需要强酸，因此扩大规模是一个重大的挑战。更重要的是，金属箔本身的成本是一个重要的投入，因此有效回收铜或镍可能是一个经济的生产过程的先决条件。

您能否描述一下您对未来十年石墨烯市场的看法?

石墨烯总体市场将从2012年的900万美元基础，以40%的复合年增长率(CAGR)增长到2020年的1.26亿美元，其中GNPs贡献了大部分需求。特别是，复合材料和储能材料将争夺国民生产总值的优势，而导电不透明油墨和防腐涂料也将提供有意义的容量。尽管初创企业和跨国公司都在热烈追求石墨烯透明导电薄膜(TCFs)，但由于一系列技术和经济挑战，其应用将推迟，到2020年，其规模将仅为600万美元。

在供应方面，如果所有官方宣布的扩张都能实现，国民生产总值(GNP)产能将从现在的270吨/年膨胀到790吨/年。特别是，如果中国的宁波莫尔什实现其雄心勃勃的扩大计划到300吨/年，它将拥有世界上最大的国民生产总值能力——在这个过程中，中国将成为最多产的国民生产总值生产国，并保持亚洲最大的地区。这些预期的扩张，加上对该材料的预期商业需求相对温和，加剧了一个日益严重的威胁，即该行业可能很快发现自己供应过剩，就像它的碳表亲MWNTs一样。虽然这种情况和随之而来的成本降低可能有利于工业用户，但主要的MWNT供应商可以证明，供应过剩是开发商盈利能力的梦魇，因为低产能利用率妨碍了收回资本设备和投资费用的能力。app亚博体育

关于罗斯Kozarsky

罗斯·科扎斯基(Ross Kozarsky)是Lux Research高级材料团队的高级分析师。亚博网站下载Ross的主要职责包括为新兴涂层、复合材料、金属和平台材料提供战略建议和持续的情报，这些材料为从石油、天然气到电子等行业的新市场和应用提供技术支持。亚博网站下载他曾为从大型跨国公司、投资公司到政府机构等众多实体，就交通运输轻量化、能源安全和纳米技术等领域的战略创新决策提供建议。除了他的研究工作，罗斯还在亚洲、欧洲和北美的会议上发表了演讲，涉及的主题从碳纤维复合材料到薄膜太阳能电池。

在加入Lux Research之前，Ross在硅谷太阳能初创公司Solexant担任化学工程师，利用可打印纳米材料技术开发柔性薄膜光伏电池。

罗斯持有剑桥大学高级化学工程硕士学位和普林斯顿大学化学工程学士学位，并持有材料科学和金融证书。亚博网站下载亚博老虎机网登录