2013年石墨烯在觸摸屏領域應用現狀分析

　　數據顯示，2013年全球電子設備觸摸屏總面積同比將增長兩倍，達到2550萬平方米，2012年約為1200萬平方米。預計到2015年，觸摸屏生產面積將達到3590萬平方米。

　　隨著全球電子設備觸摸屏總面積的不斷增長，生產觸摸屏的稀有金屬銦材料將被耗盡。因為現代觸摸屏的表面都會用到一層銦錫氧化物，具有較好的透明性和導電性，所以廣泛應用于顯示產業(yè)領域。然而銦金屬屬于稀有金屬，全球存量非常稀少，隨著智能手機、平板電腦和其他現代電子設備需求量大增，未來銦金屬將會告罄，而目前尋找銦金屬的替代性材料成為全球各地熱門的研發(fā)項目。

　　在未來幾年內，全球觸摸屏市場或許將出現更多的替代材料和技術，研發(fā)者之間甚至會出現競爭。除了石墨烯和銀納米線外，其他的透明導電性氧化物和各類聚合薄膜也將逐步進入市場。而最有潛力替代氧化銦錫的材料當屬石墨烯，作為未來觸摸屏行業(yè)的熱門材料，現在發(fā)展狀況如何呢？

　　由于石墨烯實質上是一種透明、良好的導體，適合用來制造透明觸摸屏、光板、太陽能電池等產品，是一種用途非常廣泛地材料。這里，著重介紹替代金屬銦的材料石墨烯在未來觸摸屏市場的應用前景。

　　一、石墨烯在觸摸屏領域全球研發(fā)概況

　　目前，在這個領域研究的國家有英美韓中日等，已經產業(yè)化的公司有四家，分別是韓國三星、日本索尼、輝銳和二維碳素。美英CambriosTechnologies、3M；日本東麗、東芝、索尼、產綜研及信越聚合物；韓國的三星等廠商在石墨烯方面研發(fā)迅速。

　　二、石墨烯材料在我國觸摸屏行業(yè)的研發(fā)和應用

　　中國具有發(fā)展石墨烯產業(yè)得天獨厚的條件。據悉我國石墨礦儲量占世界總儲量的75%，生產量占世界總產量的72%，是我國少有的幾種具有國際競爭優(yōu)勢的礦產之一。截至2012年我國在石墨烯研究領域的文獻貢獻量已達5072篇，占全球的石墨烯文獻量的29.2%，超過美國的27.3%位居世界首位。

　　據悉，自2004年石墨烯被發(fā)現以來，如何解決大面積、高質量石墨烯制備和快速高效轉移兩大關鍵問題，讓石墨烯應用于透明電極中，一直困擾著很多研究者。如果電阻觸摸屏要采用這種材料，需要先在金屬表面上催化生長石墨烯，再把它轉移到適合的基底上，才能進行應用。

　　石墨烯的制成需要有尖端的制備工藝，目前業(yè)內主要有四種制備方法，分別是機械剝離法、外延生長法、氧化石墨還原法、和氣相沉積法 （CVD）。前三種的原材料均為石墨，CVD法原材料則為甲烷居多。由于制造成本相對較低，目前業(yè)內多采用機械剝離法和氧化石墨還原法制造石墨烯。

　　目前，在石墨烯薄膜和石墨烯微片這兩個方向上，我國都在進行積極探索。

　　在石墨烯觸摸屏的研發(fā)方面，常州二維碳素科技公司的研發(fā)團隊已突破了石墨烯薄膜應用于中小尺寸手機的觸摸工藝，實現了石墨烯薄膜材料和現有ITO模組工藝線的對接，正積極聯合上下游企業(yè)、行業(yè)協會、各地標準院起草相關行業(yè)標準。

　　業(yè)內專家表示，石墨烯薄膜工藝線只需要對現有ITO模組工藝線進行簡改造就可以完成對接，石墨烯薄膜材料在觸控顯示領域的產業(yè)化應用將加速。

　　二維碳素科技總裁金虎表示石墨烯用于觸摸屏比ITO玻璃有很多優(yōu)勢，例如ITO要用到銦，這是一種稀土材料，全球存量很少，而且有毒不易回收，而石墨烯材料很簡單，也容易回收，更突出的是它的柔性很好，易于彎曲。二維碳素科技的于慶凱博士在2008年4月首先發(fā)表了用化學氣相沉積 （CVD）的方法在鎳和銅基底上合成石墨烯的生長方法，并成功生長出了世界上第一塊大尺寸的高質量石墨烯薄膜，從而使得大規(guī)模生產石墨烯薄膜成為可能。 2010年，于博士提出并實現了用生長單晶石墨烯陣列來解決大尺寸石墨烯單晶難以合成的難題，這一成就將推進石墨烯高速電子器件的研究和應用。

　　1、產業(yè)化進程

　　作為一種技術含量極高的碳材料，石墨烯在半導體、光伏、鋰電池、航天、軍工、LED、觸控屏等領域都將帶來一次材料革命，石墨烯一旦實現產業(yè)化其規(guī)模至少在萬億以上。

　　2013年7月13日，在召開的2013石墨烯產業(yè)發(fā)展趨勢及投資論壇上，中國石墨烯產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯盟正式宣布對外成立。聯盟發(fā)起方中除了多家大學科研單位外，多家上市公司如金路集團以及中國寶安的子公司深圳貝特瑞新能源材料公司等名列其中，具有科研與資金相結合的優(yōu)勢，進一步推進石墨烯產業(yè)化進程打下了堅實地基礎。

　　2012年工信部發(fā)布《新材料產業(yè)十二五發(fā)展規(guī)劃》，規(guī)劃中的前沿新材料就包括石墨烯。目前，我國的石墨烯正處于從實驗室向產業(yè)過渡的階段。中科院寧波材料所石墨烯研究團隊研究員周旭峰表示，目前國內對石墨烯的應用前景頗為看好，多個領域都準備躍躍欲試。但從實際情況看來，制造工藝不穩(wěn)定和成本居高不下，仍是石墨烯走向產業(yè)化最需要解決的問題，從制造工藝來看，目前業(yè)內的四種方法均有各自的優(yōu)勢和缺陷，產業(yè)技術路徑仍在探討之中。那么觸摸屏用石墨烯的產業(yè)化進程如何呢？

　　石墨烯作為ITO導電膜的替代性材料曾被觸摸屏行業(yè)高度關注。北京墨烯控股一位技術高管表示，石墨烯技術可以使得顯示屏具有柔性，但由于手機等智能終端的產業(yè)鏈太長，產品的成形需要電路板、機身材料等整個供應鏈的配合。理論上講這些東西在實驗室內已經可以實現，但要商用還需要一定的時間，不僅因為成本離譜，良率問題也很不樂觀。該人士表示，三星電子前期在這方面投入了大量的研發(fā)資源，原計劃在今年要推出一款類似的概念產品，但目前三星已經推遲了該計劃的發(fā)布，顯示出該領域的技術仍有很長的路要走。

　　近兩年，石墨烯在觸摸屏領域的研發(fā)推進較快。2012年1月8日，江南石墨烯研究院對外宣稱，手機用石墨烯電容觸摸屏在常州研制成功。這種透明的薄膜可以滿足智能手機觸摸屏的基本功能。江南石墨烯研究院、常州二維碳素科技有限公司聯合無錫麗格光電科技有限公司和深圳力合光電傳感器技術有限公司共同研發(fā)的手機用石墨烯電容觸摸屏項目，成功制成電容觸摸屏手機樣機，并完成了功能測試。這款透明到幾乎用肉眼無法辨析的超級薄膜，具有現有智能手機觸摸屏的基本功能，電容屏傳感器整個觸摸區(qū)域可以識別單指和雙指觸摸及進行畫線動作，實現圖片單指手勢左右拖動及雙指手勢放大和旋轉，而這只是石墨烯材料產品之一。

　　今年初，中科院重慶研究院推出了國內首片15英寸單層石墨烯7英寸的石墨烯觸摸屏，可用于手機、電腦等電子產品。中科院重慶研究院與廣東地區(qū)的風投機構商談，力爭讓石墨烯在一年內實現量產。此外，中科院重慶研究院已經在銅箔襯底上生長出15英寸的均勻單層石墨烯，并成功將其完整地轉移到柔性PET襯底上和其他基底表面，并且通過進一步應用，還制備出了7英寸的石墨烯觸摸屏。上海南江集團將與中科院重慶研究院共同推進“大面積單層石墨烯產業(yè)化項目”，前期投資達2.67億元。日前，石墨烯產業(yè)基地已成功落戶重慶，將力爭在一年內建成首期生產線并投產，形成1000萬片石墨烯產能。

　　在石墨烯薄膜量產方面。2013年5月18日，常州二維碳素科技有限公司、無錫格菲電子薄膜科技有限公司、深圳力合光電傳感股份有限公司聯合江南石墨烯研究院在常州宣布，國內首條年產３萬平方米的石墨烯薄膜生產線正式投產。常州二維碳素科技公司的研發(fā)團隊率先成功地將石墨烯薄膜應用于手機電容式觸摸屏，并實現4英寸石墨烯觸摸屏手機小批量生產。

　　無錫格菲電子薄膜科技有限公司高層并透露，今年年底前，公司計劃生產50萬件石墨烯手機觸摸屏。公司計劃融資逾1億元，擴大石墨烯手機觸摸屏生產規(guī)模。目前已有數家投資公司擬加入其石墨烯觸摸屏項目。格菲電子致力于石墨烯薄膜的商業(yè)化應用。目前已開發(fā)出規(guī)?；a石墨烯薄膜及其手機觸摸屏的生產工藝和設備。

　　2、國內各廠商的研發(fā)與應用

　　目前，國內的學術界和產業(yè)界正在緊鑼密鼓推進石墨烯的產業(yè)化，隨著石墨烯產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯盟的成立，這一速度有望提升。

　　金路集團與中科院金屬研究所聯合開發(fā)電池級石墨烯技術已于2012年11月11日對共同完成的“石墨烯材料的規(guī)?；苽浼夹g”通過了成果鑒定。公司截止2012年12月31日，共計投入資金600余萬元，獲得財政補助1300余萬元。另外，公司在研石墨烯透明導電薄膜、石墨烯基三位網絡散熱材料、石墨烯基動力電池項目。在石墨烯透明導電膜方面，金屬研究所能制備出4英寸的石墨烯透明導電薄膜。

　　中國寶安旗下的深圳貝特瑞的特色則是產業(yè)鏈完備和客戶雄厚。貝特瑞是目前全球唯一一家擁有完整的石墨烯價值產業(yè)鏈的企業(yè)，公司在 2011年11月完成石墨烯中試線建設并投入生產。據了解，貝特瑞向國家提交了與石墨烯相關的4項專利申請，其中“制備球狀石墨烯的方法”已在今年4月 28日收到發(fā)明專利證書。根據公開資料顯示，貝特瑞目前在鋰電池負極材料方面占據了全球市場三成左右的份額，三星、LG、松下、比亞迪等都是貝特瑞的客戶。

　　常州二維碳素科技有限公司今年五月宣布其第一條年產3萬平方米石墨烯透明導電薄膜生產線實現量產。這條石墨烯透明導電薄膜生產線的投產和供應用的石墨烯電容觸摸屏中試線的成功搭建，標志著石墨烯材料在制備和應用的產業(yè)化上邁出了關鍵性一大步。

　　樂通股份今年初與寧波墨西簽署了《石墨烯油墨項目合作協議》，商定組建合資公司從事石墨烯油墨的研發(fā)和生產，計劃總投資1億元人民幣，合資公司的注冊資金為3000萬元人民幣，公司以現金出資人民幣2400萬元（占80%股權）；乙方以石墨烯油墨的相關技術作價出資600萬元（占20% 股權）。寧波墨西承諾將以最優(yōu)惠的價格向合資公司穩(wěn)定提供石墨烯原料，雙方將利用自身的營銷網絡幫助合資公司推廣石墨烯油墨產品。

　　華麗家族去年7月披露控股股東南江集團及皙哲投資、中科院寧波材料所、劉兆平研發(fā)團隊于2012年4月組建寧波墨西科技有限公司，該公司投建的世界上第一條量產石墨烯生產線預計將于2013年建成投產。石墨烯屬于高科技新材料，石墨烯產品的成熟并走向產業(yè)化還需后續(xù)大量的研發(fā)和投入。而南江集團暫無將石墨烯項目轉讓或指定給上市公司的計劃。

　　方大炭素將建成全球最大的特種石墨生產基地，針狀焦及超高功率石墨電極的綜合產能也將位居全球炭素企業(yè)首位。2013年5月，公司收到了國家知識產權局對“以石灰石為原料制備石墨烯的方法”授予的發(fā)明專利權通知書。

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