石墨烯引爆技术革命,商机上兆美元

2016-01-24 11:13:07来源: 财讯
    2016 年,石墨烯每公斤售价可望降至 200 美元以下,将使市场接受度大增,加速在智慧手机散热膜、抗腐蚀涂料、电池等应用大量商用化进程。




“预期 2016 年石墨烯每公斤价格可降到 200 至 150 美元。”Angstron Materials Inc.(简称 AMI)创办人暨执行长张博增接受本刊专访时,明确指出石墨烯将达市场可接受的价位,且迈入大量商用化阶段。

2014 年,全球首款内建石墨烯散热膜的南韩品牌智慧手机问世,就是采用 AMI 投产的石墨烯。这家南韩手机品牌大厂,计划等到石墨烯每公斤价格从 2015 年 250 至 300 美元,于 2016 年调降到 200 至 150 美元之后,开始于产品线大量导入石墨烯散热膜。

 

售价骤降  手机导热材料率先导入

“等到石墨烯每公斤的价格下降至 200 美元以下,石墨烯首款大量商用化的应用就是手机导热材料。”张博增透露,手机运算效能愈来愈高,对散热需求也与日俱增;所以单价降至市场可接受的范围之后,就会愈来愈普及。由于石墨烯的导热系数是目前人类已知材料中最高的,所以逐渐被使用在导热或散热的领域;加上智慧手机愈做愈薄,原本传统智慧手机散热膜采用的涂料厚度是 24 微米,用石墨烯可能只有 5 微米;也就是说,未来智慧手机设计要更轻薄,关键非石墨烯莫属。

瞄准石墨烯材料的特性,未来在智慧手机散热膜、锂电池半导体等应用的庞大商机,三星、乐金、Google、IBM、华为等国际科技大厂,早都砸下重金投入石墨烯技术研发;同时也在产品线内大量应用石墨烯散热膜,将之安装在手机内部的电路板,帮助处理器散热,导热到外面的机壳。

2015 年 10 月,华为宣布与英国曼彻斯特大学合作研究石墨烯应用。华为创办人任正非指出,现在矽的制程极限是 7 奈米,已接近临界点,未来 10 至 20 年内将爆发一场技术革命,未来最大的颠覆事件,就是石墨烯取代矽的时代来临。

石墨烯材料的独特性,也让美国、中国、南韩、日本、马来西亚及欧盟纷纷挹注庞大资金展开相关研究与技术布局,其中,中国《新材料产业十二五发展规画》中,已将石墨烯做为前线新材料重点发展之一;并在 2015 年底将石墨烯纳入《新材料产业十三五发展规画》中。

过去,尽管有那么多科技大厂、甚至各国政府倾力发展之下,全球多达数千项的石墨烯专利,却不见石墨烯材料大量商用化,正是因为价格过于昂贵。

“2、3 年前,单层石墨烯 1 公克就要价 250 美元,要拿样品给终端应用的系统厂商测试,都是一件很困难的事情。”安炬科技董事长吴以舜回忆当初推广石墨烯吃闭门羹的窘境。

石墨烯供应商都明白一个残酷的事实,石墨烯要大量普及,单价必须市场能接受。

在张博增及其管理团队戮力之下,全球员工数不到 30 人的公司——AMI,可望抢先在 2016 年,率先让石墨烯达到每公斤低于 200 美元的目标。

考量氧化石墨烯的废料有环境污染问题,需要专业化工厂共同克服;另一方面,也希望石墨烯供应链成形,张博增先于 2012 年回到桃园设立后段工厂,这家工厂 2013 年成为全球首家获得 ISO 9001 认证的石墨烯工厂,后来又找上位于台中的化工厂合作,移转 AMI 技术,由这家化工厂协助前段氧化石墨烯制程代工。

有了盟友加入,AMI 无论量产与降低成本的进度,都比预期大幅超前,并在 2014 年接获来自智慧手机散热膜、轮胎与脚踏车的复合材料、抗腐蚀涂料等不同下游应用厂商的订单。

随着石墨烯价格下探,也将延伸至更多元化应用。张博增认为,等到石墨烯每公斤降至 150 美元,在抗腐蚀涂料的市场接受度将大增;若降至每公斤 120 美元,则可能提高在超级电容的市场能见度;至每公斤 100 美元时,将有助扩大在电子元件的市场渗透率。

但现阶段要能进一步扩大石墨烯应用,配方、表面改质(例如制作成片状、卷曲或一朵花的形状)将成关键。

“没办法做表面改质,客户用不上。”吴以舜强调,每种类型应用对于石墨烯的层数或片状、卷曲要求不同,要让石墨烯的配方、表面改质到适合不同应用,这里面就很多学问,也是很多石墨烯厂商申请专利的重点之一。


应用遍地开花  个别企业很难通吃市场

因为石墨烯是粉末,很细、很轻,密度非常低,甚至可以飘起来。吴以舜举例,要把石墨烯混到不同异质产品里,要放多少?如何放?实验阶段面临很大挑战。

安炬科技开发的石墨烯喷漆,已成功应用于发光二极体(LED)灯具背后的铝制散热鳍片。吴以舜举例,现在喷漆也是石墨烯愈来愈常见的应用,喷到 LED 灯具背后的铝制散热鳍片,可提高灯具均匀导热的效果。“在铝制的散热鳍片上,喷上石墨烯材料,可提高导热效果 8 至 15%。”

但喷漆是否可以很好的附着在物体上面,并不是单纯把石墨烯掺到漆里就可以,这与配方与表面改质都有关系。“每一种应用就是需要完全不同的配方,能不能很容易的改质,与石墨烯厂商对于石墨烯材料及特性的掌握度息息相关。”吴以舜说。

也因此,石墨烯供应商必须尝试与不同的下游应用厂商,合作调配石墨烯的配方,这样才能让下游应用厂商直接使用。例如 AMI 正与台湾轮胎与脚踏车的复合材料、抗腐蚀涂料等应用厂商,一起开发产品。

石墨烯拥有诸多独特特性,未来应用在不同领域,将有更多想像空间。例如石墨烯是导电最好的材料,抽成丝在外面包一个聚氯乙烯(PVC),就变成电线,届时,传统电线都可被换掉。

采用石墨烯材料制作成的电线,体重不到传统铜线的十分之一,又轻又坚韧不会断。只要价格再接近铜价,将是很好的应用。“全球使用的电线量,你可以想想这是上兆美元以上的产业。”吴以舜估算着。

现在美国一家 3D 列印上市公司也和安炬科技技术合作,利用石墨烯材料制成的胶来做印刷,这种胶可列印出电线。另外,“将来战机里面的电线如果用石墨烯,飞机重量就少 10%,那飞机就能多载一颗飞弹了,这都是想像。”吴以舜笑着说。

看好石墨烯在电池领域的前景,张博增计划成立专门做石墨烯材料的电池公司 EnerG Nano,目前正在募资。

而南韩乐金化学准备在中国投资建置一条石墨烯电池生产线;西班牙石墨烯制造商 Graphenano 与西班牙科尔瓦多大学合作研发首例石墨烯聚合材料电池,电力储存量将是目前市场上最好电池产品的 3 倍,安装在电动车上最多能行驶 1,000 公里,且充电时间不到 8 分钟。

但尽管科技大厂拥有庞大资源,吴以舜、张博增都不认为这代表这些科技大厂,就有机会可以在石墨烯商用化捷足先登。

“牵涉到技术的东西,不是哪家公司想主导就能够主导,因为并不是有钱就可以。”投入研发长达 8 年以上、也拥有 80 项石墨烯专利的吴以舜话说得很直白,况且每家科技大厂涉足的应用领域不同、策略不同,很难通吃市场,因为石墨烯市场实在太大了。

但可以预期的是,更多业者跨入研发石墨烯之后,势必加速石墨烯的应用商用化,不久的未来将会大大改变人类的日常生活。

关键字:石墨烯  技术革命

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/article_50847.html
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