<span style='color:red'>石墨膜</span>国内技术成熟稳定 石墨烯膜国产优势明显
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石墨膜国内技术成熟稳定 石墨烯膜国产优势明显

石墨是相较于铜和铝等金属更好的导热材料，主要原因在于石墨具有特殊的六角平面网状结构，可以将热量均匀地分布在二维平面并有效地转移。在水平方向上，石墨的导热系数为300~1900W/（m·K），而铜和铝的导热系数约为200~400W/（m·K）。在垂直方向上，石墨的导热系数仅为5~20W/（m·K）。因此，石墨具备良好的水平导热、垂直阻热效果。同时，石墨的比热容与铝相当，约为铜的2倍，这意味着吸收同样的热量后，石墨温度升高仅为铜的一半。此外，石墨密度仅为0.7~2.1g/cm3，原低于铜的8.96g/cm3和铝的2.7g/cm3，因此可以做到轻量化，能够平滑粘附在任何平面和弯曲的表面。随着技术改善，石墨膜的加工工艺更加成熟，目前最薄可到0.01mm，其水平轴的导热效率也高达1,900W/(m·K)。然而，石墨散热片并不是越薄越好，关键是要将功率器件和散热器之间的缝隙填满。因此，不同应用场景下使用的石墨散热膜各有不同。主流的散热膜有天然石墨散热膜、人工合成石墨散热膜和纳米碳散热膜三种。（1）天然石墨膜：完全由天然石墨制成，在真空条件下不会发生脱气现象，在400℃以上的温度也可继续使用，最低能做到0.1mm左右，主要应用在数据中心、基站和充电站等。（2）人工石墨散热膜：由聚酰亚胺（PI膜）经过碳化和石墨化制成，是当前最薄的散热膜材料，最薄可做到0.01mm，广泛应用于手机、电脑等智能终端产品。（3）纳米碳散热膜：由纳米碳（石墨同素异构体）制成，最薄可做到0.03mm，散热功率可高达1000~6000。由于纳米碳散热膜加工工序简单，只需要开模和冲切，成本低售价也低。智能手机中主要使用人工合成石墨膜，用量视手机性能和要求而定，大概在3~6片，使用到的部件包括镜头、CPU、OLED显示屏、WiFi天线、无线充和电池等。其中CPU对散热的性能要求最高，其次是无线充，再次是镜头和电池，最后是显示屏和WiFi天线。目前，高导热石墨膜的价格约为0.2~0.3美金/片。初步估算，单机石墨膜价值量为1~2美金。未来，随着智能手机更多创新型的电子化设计，单机石墨膜价值量有望进一步提升。行业竞争激烈，价格持续走低目前导热石墨膜行业主要参与者为日本松下、美国Graftech、日本Kaneka、碳元科技、中石科技和飞荣达等国内外企业。日本松下和美国Graftech进入该领域较早，技术较为成熟，是先行者。国内碳元科技、中石科技和飞荣达等技术成熟且相对领先，并且成功进入三星、华为等主要手机生产商的供应链体系。由于行业进入门槛相对较低，众多厂商参与进来，导致价格竞争激烈，产品价格持续走低。根据碳元科技和中石科技招股说明书等公告披露，2014年以来，单层和多层高导热石墨膜价格持续下滑，已经从2014年400元/㎡下降至2017年的180元/㎡左右。PI膜是人工石墨膜的核心材料，高端产能集中在国外厂商手中智能手机中广泛使用的人工石墨散热膜是由聚酰亚胺（PI膜）经过碳化和石墨化制成的。聚酰亚胺、胶带和保护膜等是上游关键原材料，其中又以聚酰亚胺（PI膜）为主，成本占比高达30%。PI膜是一种高性能的绝缘材料，可广泛应用于卫星导航、数码产品、计算机、手机等领域。该产品具有较高的技术壁垒，全球范围内生产厂商较少，高端主要有美国杜邦、日本Kaneka、韩国SKPI等，其中美国杜邦公司占据全球40%以上的高性能聚酰亚胺薄膜市场，是PI膜厂商龙头，产品品种齐全，能够满足各类PI 薄膜应用需求。国内厂商主要生产低端产品。导热系数最高、导电性能好，下游锂电材料和导热膜空间巨大石墨烯是已知的导热系数最高的物质，理论导热率达到5300W/m·K，远高于石墨。它是由单层碳原子经电子轨道杂化后形成的蜂巢状二维晶体，厚度仅为0.335nm，又称为单层石墨，是碳纳米管、富勒烯的同素异形体。根据中国石墨烯产业技术创新战略联盟标准，单层石墨烯指由一层碳原子构成的二维碳材料。石墨烯的快速导热特性与快速散热特性，使其成为传统石墨散热膜的理想替代材料，广泛用于智能手机、平板电脑、大功率节能LED照明、超薄LCD电视等散热。除高导热性之外，石墨烯还有其他优异的理化特性，因此下游应用广泛。例如，导电性高，可应用在集成电路、导电剂、传感器和锂电等领域；比功率高，可作为超级电容和储能元件；柔性强，弯折不影响性能，可作为柔性材料用于曲面屏和可穿戴设备；具有高透光率，可用于透明导电薄膜。锂电材料和导热膜有望成为最大的下游应用。华为在2019年发布的Mate20X智能手机中，首次将石墨烯用做散热材料，石墨烯锂电池也有望在手机端实现商用推广。从市场规模来看，根据中商产业研究院的测算，锂电池材料的市场空间最大，有望达到40~50亿元，其次是导热膜，有望达到15~20亿元，此外复合材料的市场空间也在20亿元左右。根据中国石墨烯产业联盟的统计，我国石墨烯产业规模从2015年的1630万美元增长到2016年的3842万美元。随着石墨烯量产的解决和下游的拓展，预计2020年我国石墨烯市场规模将达到2亿美元，超过全球市场的50%，成为最大的石墨烯消费国家。我国石墨烯产业全球领先，参与者众多我国石墨烯理论研究和产业化均位居世界前列。理论研究方面，根据石墨烯产业联盟的数据，截止2016年，在全球主要优先权专利申请统计中，我国石墨烯专利占比达58%（其次是韩国和美国）；产业化方面，石墨烯在战略前沿材料中占据关键地位，中国计划实现石墨烯产业“2020年形成百亿产业规模，2025年整体产业规模破千亿”的发展目标。根据中国石墨烯产业联盟的统计，中国石墨烯生产企业已经从2015年的300多家增长到2016年的400多家。在石墨烯导热膜方面，常州富烯技术领先并最先在智能手机中实现商用。根据常州市武进区政府官网，该公司生产的石墨烯导热膜已经广泛应用至华为mate20系列、P30系列等多款终端产品。
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发布时间：2019-10-21 00:00 阅读量：1738 继续阅读>>

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