石墨烯可行性研究报告.docx
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1、石墨烯可行性研究报告-正文内容开始- 石墨烯工程可行性争辩报告青岛华高能源科技二零一三年六月 名目 第一章总论 (1 工程提出背景 (1 石墨烯生产产业市场前景可观 (1 “十二五”时期新材料产业规模将不断扩大 (1 本次工程的提出 (2 工程概要 (2 其次章工程必要性及可行性分析 (3 工程建立的必要性分析 (3 资源合理利用变废为宝的需要 (3 带动相关产业链进展的需要 (4 带动当地经济快速进展的需要 (4 工程建立的可行性分析 (4 符合国家产业政策及进展规划 (4 具备确定的资源优势 (5 具备技术可行性 (5 分析结论 (5 第三章行业市场分析 (6 国内外争辩状况分析 (6 美
2、国石墨烯的研发规划 (6 欧盟及成员国石墨烯的研发规划 (7 日本石墨烯的研发规划 (7 韩国石墨烯的研发规划 (7 国内主要石墨烯争辩机构状况 (7 石墨烯生产应用状况与进展前景分析 (8 半导体产业应用市场分析与推想 (8 锂离子电池材料应用市场分析与推想 (9 超级电容器应用市场分析与推想 (10 显示器应用市场分析与推想 (11 石墨烯在生物医药学领域的应用 (11 市场小结 (13 第四章产品方案及技术 (14 主要产品 (14 产品简介及生产规模确定 (14 技术来源及优势 (14 技术方法和路线 (14 第五章设备选型及原料供给 (15 主要设备选型 (15 主要原材料供给 (1
3、5 第六章环境保护 (16 工程运行对环境的影响 (16 环境保护措施方案 (16 第七章企业组织机构与劳动定员 (17 组织架构 (17 劳动定员 (17 员工培训 (17 第八章工程实施规划 (18 工程建立进度支配 (18 工程运营进度规划 (18 第九章投资估算 (19 固定资产投资估算 (19 需购置设备投资估算 (19 办公设备投资估算 (19 流淌资金估算 (19 第十章风险分析及躲避 (20 工程风险因素 (20 治理风险 (20 技术风险 (20 市场风险 (20 风险躲避对策 (21 治理风险躲避对策 (21 技术风险躲避对策 (21 市场风险躲避对策 (21 第十一章结论
4、及建议 (21 11.1 结论 (21 11.2 建议 (22 青岛华高能源科技第一章总论 工程提出背景 石墨烯生产产业市场前景可观 2021 年的诺贝尔物理学奖将石墨烯带入了人们的视线,石墨烯的觉察开创了 21 世纪的新材料纪元,将给世界带来实质性的变化。 石墨烯是一种二维晶体,由碳原子依据六边形进展排布,相互连接,形成一个碳分子,其构造格外稳定。单层石墨烯只有一个碳原子的厚度,即 0.335 纳米,相当于一根头发的 20 万分之一的厚度。它是人类强度最高、韧性最好、重量最轻、透光率最高、导电性最正确的材料。 石墨烯是一种技术含量格外高、应用潜力格外广泛的碳材料,在半导体产业、光伏产业、锂离
5、子电池、航天、军工、新一代显示器等传统领域和新兴领域都将带来革命性的技术进步。目前,石墨烯的市场售价在 1000 元/克以上,因此,一旦量产必将成为下一个万亿级的产业。 “十二五”时期新材料产业规模将不断扩大 新材料产业“十二五”进展规划中指出:新材料产业是国家重要的战略性新兴产业,也是其他战略性新兴产业进展的根底。新能源、节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源汽车等战略性新兴产业进展,离不开新材料的支撑。 尽管经过多年的努力,我国新材料产业已经在产业规模、技术水平、进展机制等方面取得了巨大进步,具备了良好的进展根底,但总体自给率照旧不高,粗略统计,目前我国新材料产品综合保障力气
6、约 50%左右,局部关键材料甚至完全依靠进口。 因此,规划将新材料产业在“十二五”期间的进展目标定为自给率到达 70%。规划支配的每个重点子行业都有望通过 5 到 10 年的时间形成千亿元至万亿元的产值规模,将来的行业产值有望到达数万亿元。 本次工程的提出 本次工程即是在做了确定市场推想分析及调查的根底上,结合我国新材料产业 “十二五”进展政策而提出。 工程将由高校教授作为首席专家、总工程师,组建高水平的科研团队,并配备一流的技术设备及研发环境。教授有近 6 年的石墨烯研发阅历,发表有关石墨烯的高水平 SCI 论文 15 篇和一部专著,申请有关石墨烯的制造专利 3 项。 目前,教授研发的“以高
7、分子作为媒介”的石墨烯制备方法已在试验室成功分别出大尺寸、低缺陷、高导电的石墨烯。本次工程将以该制备方法为技术核心,致力于单层石墨烯及其衍生产品的分别制备及应用开发,争取尽快实现石墨烯的产业 化。 工程概要 该工程将承受教授研发的先进而成熟的石墨烯制备方法进展单层石墨烯的产业化生产,该方法已在试验室成功制备出大尺寸、低缺陷、高导电性的石墨烯,现将进入企业中试阶段,中试试验成功后,将实现数百公斤优质石墨烯的年产量。 其次章工程必要性及可行性分析 工程建立的必要性分析 资源合理利用变废为宝的需要 石墨是一种贵重的不行再生资源,是我国的优势矿物资源之一。我国的自然石墨资源储量、产量、国际贸易量均居世
8、界首位,在国际石墨市场上有着举足轻重的地位。 我国虽是石墨生产大国,但不是强国。产品的专业化、质量水平、技术含量较低,大局部是初级的原料生产基地。目前,国内石墨产业处于低迷状态,开采无序、资源铺张、恶性竞争、市场混乱、污染环境,整个行业都处于层次低、效益差、资金匮乏,与我国整体经济进展极不相称。 随着科技的进展和人们物质生活的提高,非金属矿的初级加工产品已不能满足现代工业的需要。由于非金属矿深加工产品的附加值比较高,延长非金属矿产业链, 已成为当今世界非金属矿工业进展的主要方向。目前,我国石墨产品深加工正朝着 提纯、超细、改性和复合方向进展,加工产品的应用领域还在不断拓宽,并呈现出方兴未艾的好
9、势头。但从总体上看,与兴盛国家相比、与国内的实际需要相比还有很大差距。 基于以上分析,工程拟对石墨进展深加工,利用独特的方法从石墨中制备出高品质的石墨烯产品,探究石墨烯产业化道路,为企业的可持续进展奠定坚实的根底,从根本上增加企业的市场竞争力,使企业成为设备先进、市场适应性强的石墨烯行业生产企业。 带动相关产业链进展的需要 石墨由于特别的地质成因和性质,始终是军工与现代工业及高新技术进展中不行或缺的重要战略资源。从日常民用到人造卫星上天,都离不开石墨。国内外专家预言“20 世纪是硅的世纪,21 世纪将是碳的世纪”。 石墨烯产品的大规模广泛应用,将颠覆人类现有的工业构造和生产力布局,逐步削减乃至
10、淘汰钢铁、铜铝等人类现有高耗能大宗商品的生产和消费,如同爱迪生制造的电灯摧毁了整个蜡烛生产的产业链,石墨烯产品在机械汽车船舶制造、光纤通讯、电缆传输、桥梁房屋建筑、高科技领域的广泛应用,将转变 21 世纪人类的生产和生活。 带动当地经济快速进展的需要 石墨烯因其独特的特性可被广泛应用于军工、航天、锂离子电池、显示器、半导体及复合材料等行业,且目前售价在 1000 元/克以上,工程正式运营后,年产值可到达上亿元。 因此,工程的实施将极大的增加地方利税,有效促进当地经济进展进程。 工程建立的可行性分析 符合国家产业政策及进展规划 依据国家战略性新兴产业进展“十二五”规划,新一代信息技术、生物、节能
11、环保、高端装备制造产业将成为支柱产业,新能源、新材料、新能源汽车产业将成为先导产业。 石墨烯作为一种技术含量格外高、应用潜力格外广泛的新型碳质材料,具有优秀的导电性、比外表积、导热性等特性。因此,其产业化工程符合国家相关的产业政策及进展规划。 具备确定的资源优势 高纯度的石墨是制备石墨烯的主要原料。中国石墨在世界上储量第一、产量第一、销量第一、品种最全。我国石墨矿产储量占世界石墨矿石总储量的 70%以上, 产量占全球产量的 80%。 中国石墨矿产储量相对集中于黑龙江、四川、山东、河南、内蒙古等地,共占全国石墨矿保有矿物储量的 89%。因此,工程的实施具备确定的资源优势,山东地区丰富的石墨矿资源
12、可为工程的实施供给充分的原材料供给。 具备技术可行性 完善的石墨烯,也就是单层碳原子二维构造体,目前还没有大规模的工业化生 产。在如何有效分别出单层石墨烯并降低本钱的道路上,来自教授和他的团队已经迈出了关键一步。通过两年的争辩,教授制造了新的石墨烯制备方法,在试验室不仅制备出了高品质的石墨烯,而且相应的降低了生产本钱。 工程组建以后,将由教授担当首席专家、总工程师,带着团队致力于石墨烯的产业化争辩。教授有近 6 年的石墨烯研发阅历,发表有关石墨烯的高水平 SCI 论文 15 篇和一部专著,申请有关石墨烯的制造专利 3 项。现主持国家自然科学基金等 8 项科研工程,其中包括两个产业化工程,总经费
13、 400 多万元。 因此,工程的实施将具有国内一流的石墨烯研发水平,具备技术可行性。 分析结论 综合以上因素,本工程建立可行,且格外必要。第三章行业市场分析 国内外争辩状况分析 石墨烯的觉察,引发了全世界科学家的争辩热潮,快速成为物理学、化学和材料科学等领域最热门的争辩主题。石墨烯的争辩和产业化进展持续升温,国外很多国家都公布或资助了一系列相关争辩方案和工程,大力促进本国石墨烯技术及其应用争辩。 全球针对石墨烯的争辩都在进展,截至到 2021 年,全球共有 8434 篇相关的争辩论文,共来自 79 个国家和地区。排名前十的国家发表的文献量占总量的 92.96%。美国在作为世界科学技术争辩最兴盛
14、的国家,其石墨烯争辩方面的文献量达 2683 份, 占总量的 31.81%;我国在石墨烯争辩文献发表量为 1201 份,占比 14.24%,位居全球其次位。显示出了我国在石墨烯领域不居人后,乐观布局的决心。 国际上石墨烯的争辩论文主要分布在高分子物理学、材料科学以及应用物理学等领域;争辩的热点主要在材料的导电性、导热性、石墨烯的制备争辩及纳米材料争辩等方向。 中国发表的石墨烯论文主要分布在材料科学、物理化学、纳米技术、应用物理学以及高分子物理学等领域;争辩的热点主要在纳米材料、材料应用争辩等方向。 美国石墨烯的研发规划 近年来,美国国防部(DoD 及其下属美国国防高级争辩方案署(DARPA 等
15、也开展了多项石墨烯争辩工程,重点开发下一代更小、更快的电子器件,以及石墨烯在太赫兹和新型量子器件中的应用 等。 在产业化方面,美国也部署了一些工程:美国俄亥俄州争辩商业化资助工程资助美国纳米技术仪器公司开展应用于锂离子电池的纳米石墨烯复合电极的商业化生产争辩;美国构造材料工业公司 2021 年 11 月获得 NSF 小型企业技术转移工程资助,开发以石墨烯为基质的高灵敏度 NOx 探测器。 欧盟及成员国石墨烯的研发规划 欧盟也格外留意石墨烯的争辩进展,FP7 框架方案、欧洲争辩理事会、欧洲科学基金会等都资助了石墨烯相关技术的争辩。例如,欧盟 FP7 框架方案2021 年1 月公布了石墨烯基纳米电
16、子器件工程;欧洲争辩理事会(ERC 资助了石墨烯物理性能和应用争辩工程;欧洲科学基金会(ESF2021 年 6 月启动了欧洲石墨烯工程(EuroGRAPHENE;欧盟 2021 年 5 月启动了石墨烯旗舰工程(Graphene Flagship 等。 日本石墨烯的研发规划 日本近年也资助了一系列石墨烯相关研发工程,如:硅基体上石墨烯材料/器件的技术开发工程的资助;碳纳米管和石墨烯的批量合成技术工程资助。 韩国石墨烯的研发规划 近年来,韩国政府也乐观支持本国机构开展石墨烯相关争辩。2021-2022 年间, 韩国训练科学技术部等部门累计资助了 90 项相关争辩,经费到达 1870 万美元。202
17、1-2022 年间,韩国学问经济部估量将向石墨烯领域供给 2.5 亿美元的资助,其中 1.24 亿美元用于石墨烯相关研发,1.26 亿美元用于相关商业化。 国内主要石墨烯争辩机构状况 目前,国内还没有能够实现石墨批量化生产的企业或争辩机 构,多数企业只能小量生产石墨烯,所使用的生产技术多为氧化复原法,生产出的石墨烯溶液也存在很多技术上需要突破的问题。 石墨烯生产应用状况与进展前景分析 石墨烯的高强度、高导电性及传热性、超大的比外表积等特性 能够在航天军工、锂离子电池、超级电容器等多领域有潜在应用。石墨烯目前国内的售价在 1000 元/克以上。石墨烯凭借其特别的物理构造和特质,在多个领域都将带来
18、革命性的变革,一旦量产必 将成为下一个万亿级的产业。 半导体产业应用市场分析与推想 石墨烯拥有比硅更高的载流子迁移率(即载流子在电场作用下运动速度快慢的量度,是一种性能格外优异的半导体材料,电子 在石墨烯中的运行速度能够到达光速的 1/300,将来很可能成为硅的替代者,成为半导体产业新的根底材料。 全球半导体晶硅的市场进展稳定,据半导体协会统计,2021 年全球电子多晶硅的需求量在 2500 吨左右。 石墨烯集成电路技术的成熟将会带来一次新的革命。假设全球 每年有格外之一的高端计算机应用石墨烯基集成电路,那么替换多 晶硅所需要的石墨烯就需要 250 吨,依据市价 1000 元/克计算,石墨烯在
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