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芯片级石墨烯新材料及关联智能设备产业化项目可行性研究报告
发布者:admin  来源:  发布时间:2019-3-6
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项目名称:芯片级石墨烯新材料及关联智能设备产业化项目可行性研究报告

编制单位:远翔神思经济信息咨询有限公司

项目概况

    

第三章市场分析

3.1石墨烯相关知识

3.1.1石墨烯简介

石墨烯,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。在 2004 年被从石墨中剥离而发现,获诺贝尔奖。又称为单层石墨,是碳纳米管、富勒烯的同素异形体,优异的碳纳米材料。

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。 石墨烯是由不多于 10 层的单层石墨烯周期性紧密堆积构成。石墨烯材料泛指与石墨烯相关的、不多于 10 个碳原子层的二维碳材料。

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图表3-1:石墨烯及相关碳材料微观结构示意图

3.1.2石墨烯的理化特性

由于石墨烯在电、热、光等诸多领域表现出的卓越性能,被称为 “新材料之王”,科学家甚至预言石墨烯将"彻底改变 21 世纪",掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。结合石墨烯的各类优异性能及特性,石墨烯将来运用的领域将会十分广阔, 主要集中在能源、 环境、电子、化工等行业,尤其是在电子行业的锂电池材料、超级电容器、 OLED、柔性屏、传感器、芯片等领域,以及化工行业的涂料、吸附、淡化等领域。

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图表3-2: 石墨烯优异理化特性及相关应用领域

3.1.3石墨烯的分类

实际制备过程中,石墨烯并不是严格单层。按层数分类,其可分为:单层石墨烯、双层石墨烯和少层石墨烯; 按产品形态可分为石墨烯薄膜、粉体、 微片。

单层石墨烯是指碳原子仅在二维平面以六角蜂巢结构排列构成严格单层碳材料;

双层石墨烯是指由两层碳原子周期性地以不同堆垛方式排布构成的二维碳材料;

少层石墨烯是指由 3~10 层碳原子以六角形蜂巢结构周期性紧密堆积成的二维碳材料;石墨烯层数超过 10 层后,性质接近薄层体石墨。

石墨烯在层数、产品形态上的差异也决定了石墨烯在电子材料领域、能源领域、散热领域、涂料领域等的不同应用。

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图表3-2:石墨烯层级结构及其光学显微镜成像

3.2石墨烯材料市场现状

3.2.1石墨烯研究的全球化热潮

石墨烯相关研究已有较长时间,相关专利申请在 1994 年出现。 但一直被认为是假设性材料,直到 2004 年,英国曼彻斯特大学的科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功从实验中分离出石墨烯,两人因此分享了 2010 年诺贝尔物理学奖。 随后, 石墨烯激起了全世界的研发热潮,专利申请开始持续大幅度增长,热度至今不减。

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图表3-3: 全球石墨烯专利申请数量的年度分布(单位: 件)

石墨烯研究之风从欧洲刮起,以英国曼彻斯特大学为发源地迅速吹遍全球。世界范围内石墨烯的相关研究成果主要集中在以英法德为代表的欧洲、 中日韩为代表的东亚和以美国为主的北美洲。从专利数量来看,中美韩三国位居前列,相关石墨烯研发机构以大学和企业为主。

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图表3-4:全球石墨烯专利申请的地区分布

随着石墨烯各方面应用的不断深入, 航空航天、国防、电子信息、能源安全等领域所具有的应用潜力和市场价值,引起了各国科学界和产业界的高度关注。 为了在石墨烯领域取得主动权,各国政府和产业界均上马了大量的石墨烯产业发展计划,并密集投入资金来进行基础研究和应用探索。

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图表3-5: 全球范围内石墨烯政府项目情况

作为石墨烯的发现地,欧盟的石墨烯起步早且研究系统性强, 特别是推行 Flagship 计划(未来及新兴技术旗舰计划)后,欧盟的石墨烯系统性研究走上快车道。 投资十亿欧元的石墨烯旗舰计划, 将石墨稀产业发展规划为生产、元件、系统三大部分,制定了全面详细的十年发展规划, 强大的研发积累有望让欧盟始终位于石墨烯研发应用的第一梯队。

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图表3-6:欧洲“石墨烯旗舰计划”10 亿欧元投资计划

3.2.2中国石墨烯行业发展领先世界

石墨烯专利数量全球第一。 据中国石墨烯产业联盟统计, 截止 2016 年, 在全球主要优先权专利申请统计中,中国石墨烯专利占比达 58%;在全球前十位石墨烯专利申请机构中,浙江大学、清华大学等五所中国高校入围。由此可见,中国目前石墨烯的研发水平已在国际上处于相对领先地位。

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图表3-7:2016 年石墨烯专利数量占比统计     图表3-8: 全球十大石墨烯专利发明人

政策与资本合力, 产业化位居世界前列。 随着石墨烯产业化方向逐渐清晰,石墨烯已成为我国未来重点发展产业之一。政策的推进速度与覆盖范围不断加大,吸引了大量的产业资本不断投入到石墨烯的相关研究与商业化应用方面。世界范围内, 欧洲偏理论研究, 美韩两国原创应用多, 产业基础好; 中国产业化规模最大,产业集群效应显著。

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图表3-9: 中国政府石墨烯产业相关政策

《中国制造 2025》作为中国政府实施强国战略的第一个十年行动纲领, 为中国制造业的发展指明了战略方向。 从国家战略层面出发, 结合能源安全、 生态文明、国防科技等诉求,为石墨烯在各个细分领域的发展提出了明确的要求。

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图表3-10:中国制造 2025 重点领域技术路线图

3.2.3石墨烯处于技术成长期,蕴含巨大市场

专利投入快速增长,处于技术成长期。 分析一种技术的专利申请数量及专利申请人数量的年度变化趋势,可以判断该技术处于生命周期的何种阶段。通过观察全球石墨烯专利数量与发明人相关性,以及新增发明人数量, 我们可以看到石墨烯相关专利技术正快速成长,正产业发展的初期阶段, 是开展产业布局的战略机遇期。

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图表3-11:石墨烯专利技术生命周期表     图表3-12:石墨烯专利新发明人时序分布

全球石墨烯市场巨大, 中国将成最大消费国。 目前全球石墨烯年产能已达到百吨级,业内预计未来五年到十年,石墨烯年产能将达到千吨级。 锂电大数据统计显示, 2015年,全球石墨烯市场规模约为 453 万美元,石墨烯正处于大规模化前夕,预计到 2020年市场规模可达到 3.85 亿美元, 2025 年石墨烯规模将达 21.03 亿美元。 中国石墨烯产业联盟统计显示,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, 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,发展态势喜人。随着石墨烯量产的解决和石墨烯下游的拓展, 产业联盟预计中国 2020 年石墨烯市场规模将达到 2 亿美元,占世界市场规模超过一半, 成为全球最大的石墨烯消费国家。

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图表3-13:中国石墨烯市场规模预测(单位:万美元)

3.3石墨烯技术研发状况分析

3.3.1制备方法综述

石墨烯原材料可以分为石墨烯薄膜和粉体(微片)两类。随着石墨烯在锂电池、触控屏等领域应用的逐渐兴起,对于产业链上游石墨烯原料的需求日益增加,如何实现石墨烯原料的大规模制备成为业界最关心的问题,也是目前制约石墨烯产业飞速发展的最大瓶颈。

目前石墨烯制备的主要方法有机械剥离法、气相沉积法、氧化还原法等。决定量产的关键因素首先是技术成熟度,其次是制造成本和产业应用障碍。

目 录

第一章总论 6

1.1项目摘要 6

1.1.1项目概述 6

1.1.2项目承办单位概况 9

1.1.3建设地点、规模、内容及建设期限 13

1.1.4项目发展规划 14

1.1.5项目投资规模及资金构成 15

1.1.5资金筹措方式 15

1.1.6财务评价 15

1.1.7主要技术经济指标 15

1.2可行性研究报告编制说明 16

1.2.1可行性研究及报告编制依据 16

1.2.2主要研究内容及方法 17

1.2.3编制原则 18

1.3社会影响评价 18

1.4研究结论与建议 19

1.4.1项目研究结论 19

1.4.2建议 19

第二章项目背景及建设必要性 21

2.1项目背景 21

2.1.1国家新材料政策构筑全产业链保障 21

2.1.2石墨烯材料应用广泛,市场前景广阔 23

2.1.3我国发展石墨烯材料,产业优势明显 25

2.1.4公司拥有先进石墨烯材料研发技术,且技术成熟度很高 26

2.1.5本项目完全符合国家鼓励类产业准入条件 27

2.2项目建设必要性 27

2.2.1加快我国新材料产业形成国际竞争新优势的必由之路 27

2.2.2提升高端信息产业发展能力,促进产业结构调整 28

2.2.3是推进我国智能制造产业快速占领市场的需求 28

2.2.4有利于促进我国高端新材料产业国产化的发展 28

2.2.5增加市政府税收,培育新的经济增长点 29

2.2.6提高劳动就业率,促进社会稳定和谐发展 29

第三章市场分析 30

3.1石墨烯相关知识 30

3.1.1石墨烯简介 30

3.1.2石墨烯的理化特性 30

3.1.3石墨烯的分类 31

3.2石墨烯材料市场现状 32

3.2.1石墨烯研究的全球化热潮 32

3.2.2中国石墨烯行业发展领先世界 35

3.2.3石墨烯处于技术成长期,蕴含巨大市场 36

3.3石墨烯技术研发状况分析 37

3.3.1制备方法综述 37

3.3.2粉体的研发现状 38

3.3.2薄膜的研发 41

3.4薄膜应用市场分析 43

3.4.1导热膜 43

3.4.2柔性显示 44

3.4.3集成电路 45

3.4.4传感器 47

第四章项目选址及建设条件分析 48

4.1项目拟选址地 48

4.2建设条件分析 49

4.2.1上海市优势条件分析 49

4.2.2长江三角洲城市群优势条件分析 51

4.3建设条件综合分析 52

第五章项目规划方案 53

5.1项目建设规模及发展规划 53

5.1.1建设原则 53

5.1.2建设规模 53

5.1.3未来发展规划 53

5.2产品研发方案 54

5.3工艺技术方案 60

5.3.1工艺方案设计指导思想 60

5.3.2生产工艺技术方案 60

5.4设备采购方案 61

5.4.1设备选型原则 61

5.4.2主要设备选型 61

5.4.3主要设备来源 61

5.5原材料、辅助材料、燃料和动力供应 62

5.5.1主要原材料、辅助材料的种类规格、年需用量 62

5.5.2原材料、辅助材料来源 62

5.5.3燃料动力需求量 62

5.5.4水、电和其它动力的供应 62

5.6总图规划方案 63

5.6.1设计规范及依据 63

5.6.2平面布置 63

5.6.3竖向布置 64

5.6.4道路 64

5.6.5厂区绿化 64

5.6.6消防安全 64

5.6.7总图主要数据指标 64

5.7工程建设方案 65

5.7.1设计依据 65

5.7.2土建内容 65

5.7.3建筑工程一览表 65

5.8公用辅助工程方案 66

5.8.1给排水 66

5.8.2电力及通讯 68

5.8.3暖通、空调 70

第六章环境保护 71

6.1环境和生态现状 71

6.2环保要求 71

6.3生态环境影响分析 71

6.3.1施工期对环境的影响 71

6.3.2运营期对环境的影响 73

6.4生态环境保护措施 74

6.4.1施工期环境防护措施 74

6.4.2运营期环境保护措施 75

6.4.3绿化 77

6.5环境管理 77

6.6环境影响评价及建议 77

6.6.1环境影响评价 77

6.6.2建议 78

第七章劳动安全与消防 79

7.1劳动安全 79

7.1.1执行的标准和依据 79

7.1.2劳动保护和安全生产 80

7.1.3预期效果及评价 80

7.2消防 81

7.2.1主要依据及有关标准 81

7.2.2消防措施 81

7.2.3消防管理制度 82

第八章节能分析 83

8.1节能概述 83

8.2用能标准和节能规范 83

8.3能耗状况和能耗指标分析 84

8.3.1项目生产能耗情况 84

8.3.2能源指标及分析 86

8.4节能措施 88

8.4.1主要障碍分析 88

8.4.2节能措施 88

8.5能源管理 91

8.5.1能源计量 91

8.5.2能源管理 91

第九章组织管理与实施计划 93

9.1项目组织机构 93

9.1.1设置原则 93

9.1.2组织架构 93

9.2劳动定员 93

9.2.1生产作业班次 93

9.2.2劳动定员数量 94

9.2.3职工工资福利 94

9.2.4员工来源及招聘方案 95

9.2.5员工培训计划 95

9.3项目实施计划 95

9.3.1项目建设工期 95

9.3.2项目工程实施进度安排 96

9.3.3项目规划工程实施进度表 96

第十章投资概算 97

10.1估算范围及依据 97

10.2总投资估算 97

10.2.1建设投资估算 97

10.2.2建设期利息 99

10.2.3铺底流动资金估算 100

10.2.4总投资及其构成分析 100

10.3资金使用计划 100

10.4资金筹措计划 100

第十一章财务分析 101

11.1预测依据 101

11.1.1范围及方法 101

11.1.2计算期及构成 101

11.1.3生产负荷 101

11.2销售收入和销售税金及附加 101

11.2.1销售收入及其税费计算 101

11.2.2项目总成本估算 102

11.2.3利润和利润分配 103

11.3财务评价 103

11.3.1盈利能力分析 103

11.3.2偿债能力分析 104

11.3.3不确定性和盈亏平衡分析 106

11.4结论 107

第十二章研究结论 108

12.1项目研究结论 108

12.2建议 109

财务附表 111

附表一:流动资金估算表 111

附表二:投资使用计划和资金筹措表 112

附表三:总成本费用估算表 113

附表四:固定资产折旧及摊销费用计算表 114

附表五:损益和利润分配表 115

附表六:财务现金流量表 116

附表七:资金来源及运用表 117

附表八:资产负债表 118


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