敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 D ON GX IN G S E C U R IT IES行业研究 东兴证券股份有限公司证券研究报告 石墨烯行业：应用前景广阔的烯望材料 2019 年 05 月 07 日 看好 / 维持 基础化工 深 度 报告 研究员 刘宇卓 电话： 010-66554030 邮箱 liuyuzhuodxzq 执业证书编号： S1480516110002 研究员 张明烨 电话： 0755-82832017 邮箱 zhang_mydxzq 执业证书编号： S1480516120002 研究助理 罗四维 电话： 010-66554047 邮箱 luoswdxzq 研究助理 洪翀 电话： 010-66554012 邮箱 hongchongdxzq 研究助理 徐昆仑 电话： 010-66554050 邮箱 xukldxzq 投资摘要 ： 石墨烯是二十一世纪新材料，功能强大 。 石墨烯 是从石墨材料中剥离出来，由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。 石墨烯 因为其特殊的结构，具有 突出的力学性能，电磁性能，热学性能，透光率和渗透率 ，引起科学界巨大兴趣，成为材料科学研究热点 ，在许多领域都有应用前景 。 石墨烯研究热潮席卷全球，我国研究处于领先地位 。 全球 石墨烯相关专利和知识产权的申请数量逐年递增 ，相关技术正在由成长阶段向技术成熟阶段过渡，中国石墨烯专利数量和相关研究位于世界前列。为推进石墨烯产业化进程，政府推出许多 利好政策 ，石墨烯成为“十三五”新材料规划的重点 。 石墨烯产业化正在积极推进 。 目前，石墨烯 的主要制备方法中 最常采用的是氧化还原法和化学气相沉积法 。我国石墨烯的上游资源石墨储量丰富，有利于我国石墨烯产业化的推进。国家在全国各地建立了多个石墨烯产业园和石墨烯联盟， 同时，国内各种石墨烯优秀企业也不断涌现，虽然高端产品因成本，技术问题短时间难以得到大面积的突破，但是一些低端产品已经在一些公司得到了商业化生产。 石墨烯下游应用领域广泛，未来市场空间大 。 随着石墨烯研究的发展和技术的进步，未来石墨烯的下游应用将会逐步扩大。现在，石墨烯的下游应用领域主要分为石墨烯粉体和石墨烯薄膜，前者的主要应用有石墨烯超级电容器，石墨烯复合材料，石墨烯锂电池等，后者则主要应用于 柔性屏，传感器等方面 。 风险提示 石墨烯技术进步不及预期，石墨烯产品需求不及预期。 标的公司推荐 。 代码 公司名称 细分产业 产业位置 市值（亿人民币或亿美元） PE 评级 601011.SH 宝泰隆 煤炭 中下游 106.16 亿元 29.52 - 000413.SZ 东旭光电 电子元件及设备 中下游 346.71 亿元 16.29 - 002092.SZ 中泰化学 化 工 原料 中下游 191.03 亿元 8.72 - 600516.SH 方大炭素 非金属矿物制品业 上游 379.19 亿元 8.60 强烈推荐 资料来源：东兴证券研究所、 wind P2 东兴证券深度报告 石墨烯行业： 应用前景广阔 的烯望材料 通信 行业： 投资高企把握 3G投资主题 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES目录 1.石墨烯 . 4 1.1 石墨烯简介 . 4 1.2 石墨烯特性 . 4 2. 石墨烯研究现状 . 5 2.1 石墨烯全球研究现状 . 5 2.2 国内石墨烯研究近况 . 6 3. 石墨烯产业化 . 7 3.1 石墨烯的制备 . 7 3.2 石墨烯上游 -石墨 . 8 3.3 石墨烯产业化 . 9 4. 石墨烯粉体下游应用 .10 4.1 石墨烯超级电容器 .10 4.1.1 石墨烯超级电容器介绍 .10 4.1.2 下游稳步增长带动石墨烯超级电容器市场发展 . 11 4.2 石墨烯复合材料种类多样，市场空间广阔 .13 4.2.1 防腐涂料 .13 4.2.2 导电油墨 .13 4.2.3 散热涂料 .14 4.3 石墨烯锂电池 .14 4.3.1 石墨烯在负极材料中的应用 .14 4.3.2 石墨烯在正极材料中的应用 .15 4.3.3 石墨烯作为导电剂 .15 5. 石墨烯薄膜下游应用 .15 5.1 柔性屏 .15 5.2 传感器 .17 6. 标的公司介绍 .17 6.1 宝泰隆（ 601011.SH） .17 6.2 东旭光电（ 000413.SZ） .18 6.3 中泰化学（ 002092.SZ） .18 6.4 方大炭素（ 600516.SH） .18 6.5 第六元素（ 831190.OC） .18 6.6 二维碳素（ 833608.OC） .19 7. 风险提示 .19 表格目录 表 1：石墨烯的优异性能总结 . 4 东兴证券深度报告 石墨烯行业：应用前景广阔 的烯望材料 行业投资评级 P3 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES表 2：世界各国主要石墨烯政策汇总 . 5 表 3：石墨烯技术专利最早优先国家 . 6 表 4：石墨烯技术专利最早优先国家 . 7 表 5：石墨烯制备方法对比 . 8 表 6：各公司石墨烯产能对比 . 9 表 7：超级电容器各种电极材料性能比较 .10 表 8：不同电容器之间的性能对比 . 11 表 9：超级电容器细分产品规模及预测 .12 表 10：石墨烯超级电容器市场规模预测 .13 表 11：锂电池负极材料对比 .14 表 12：石墨烯导电剂与传统导电剂比较 .15 表 13：不同透明导电膜对比 .16 插图目录 图 1：全球石墨烯专利申请数量 . 5 图 2：石墨烯专利技术生命周期图 . 5 图 3：石墨烯相关文献数量 . 6 图 4：全球天然石墨探明可开采储量占比 . 8 图 5：中国天然石墨产量 . 8 图 6：石墨烯市场规模预测（亿元） . 9 图 7：石墨烯产业链全景图 .10 图 8：全球超级电容器市场规模（亿美元） .12 图 9：中国超级电容器市场规模及预测（亿元） .12 图 10：中国新能源汽车产量 .12 图 11：中国涂料产量 .13 图 12：重防腐涂料产量规模 .13 图 13：全球柔性显示市场规模预测（十亿美元） .16 图 14：中国石墨烯薄膜市场规模预测（亿元） .16 图 15：中国可穿戴设备市场规模预测（亿元） .16 P4 东兴证券深度报告 石墨烯行业： 应用前景广阔 的烯望材料 通信 行业： 投资高企把握 3G投资主题 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES1.石墨烯 1.1 石墨烯简介 石墨烯（ Graphene）是从石墨材料中剥离出来，由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯狭义上指单层石墨，厚度为 0.335nm，仅有一层碳原子。但实际上， 10 层以内的石墨结构也可称作石墨烯，而 10 层以上的则被称为石墨薄膜。单层石墨烯是指只有一个碳原子层厚度的石墨，碳原子 -碳原子之间依靠共价键相连接而形成蜂窝状结构。完美的石墨烯具 有理想的二维晶体结构，由六边形晶格组成。 1.2 石墨烯特性 石墨烯因为其特殊的结构，具有很多突出的性能，引起科学界巨大兴趣，成为材料科学研究热点。 力学性能。石墨烯是目前已知的世界上最薄的材料（ 0.34nm），也是有史以来被证实的最结实的材料，强度可达 130GPa，约为世界上最好的钢材的 100 多倍，且杨氏模量达 1.054-1.060TPa。它具有极好的弹性，可被拉伸至自身尺寸的120%，如果用石墨烯制成包装袋，虽然质量极轻，但它将能承受大约 2t 的物品。石墨烯的硬度比莫氏硬度 10 级的金刚石还要高，却具有很好的韧性（可弯曲性），迄今很少有材料能够同时具备这两种性质。 电磁性能。电子在石墨烯中传输的阻力很小，在亚微米距离移动时没有散射，具有很好的电子传输性质，其中电子的运动速度达到了光速的 1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。最新的研究表明，石墨烯具有 10 倍于商用硅片的高载流子迁移率（ 15000cm2·V-1·s -1） ，也是目前已知的具有最高迁移率的锑化铟材料的 2 倍，因此有预言称，石墨烯将成为硅的替代品，从而改变人类的生活。除此之外，石墨烯还具有室温量子霍尔效应及室温铁 磁性等特殊性质。 热学性能。石墨烯具有极强的导热性能，单层石墨烯的热导率可达 5000 W/m·K，是室温下纯金刚石的 3 倍，金属铜的 12 倍。 石墨烯还具有优良的透光性能，光子透过率高 97.4%，其理论比表面积高达 2630 m2·g -1。 表 1： 石墨烯的优异性能总结 性能 特点 备注 应用 力学性能 极高的断裂强度 42N/m（钢的 200 倍） 机械结构 高柔性 弯折不影响优异的性能 柔性材料、曲屏、可穿戴设备 电磁性能 最高的电子迁移率 200000cm2/(V· s)（硅的 100 倍） 芯片、集成电路、导电剂、传感器、锂电 池 最好的导电体 电阻率 10-6· cm 超级电容、储能元件 或最高的比表面积 2630 m2/g 传感器、催化载体、超级电容 热学性能 最好的导热体 导热率 5300W/(m· K)（优于金刚石） 散热元件、导热元件 透光性 或优异的单层吸光率 2.3% 透明导电薄膜 渗透率 碳六元环结构，高致密 He 无法穿透；孔隙可修饰 滤膜、海水淡化、防腐涂料 资料来源： 知网 ， 东兴证券研究所 东兴证券深度报告 石墨烯行业：应用前景广阔 的烯望材料 行业投资评级 P5 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES2. 石墨烯 研究现状 2.1 石墨烯全球研究现状 自 2010 年英国曼彻斯特大学物理学家安德烈 ·盖姆和康斯坦丁 ·诺沃肖洛夫，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，并共同获得 2010 年诺贝尔物理学奖之后，在全球范围内掀起了石墨烯研究开发以及产业促进的热潮。 石墨烯相关专利和知识产权的申请数量逐年递增。根据数据统计，石墨烯相关专利最早出现在 1994 年，随着研究的深入和诺贝尔奖的获得， 2010 年之后迎来了喷井式的爆发， 2010 年全球相关专利数量达到了 480 篇， 2017 年已经增长到了 13371 篇，增长了 20 余倍，反映出石墨烯在近几年成为了研究的热点。 通过石墨烯技术生命周期 图可以看出， 2008 年之前石墨烯相关专利技术还处于萌芽阶段， 2010 年之后，每年都有大量的新增的发明人进入相关研究，新的技术不断出现，石墨烯技术进入快速成长阶段。 2017 年开始，增长率有所下降，说明石墨烯相关技术正在由成长阶段向技术成熟阶段过渡。 图 1： 全球 石墨烯专利申请数量 图 2： 石墨烯专利技术生命周期图 料来源： WIND，东兴证券研究所 资料来源： 石墨烯产业联盟 ，东兴证券研究所 表 2： 世界各国主要石墨烯政策汇总 国家 时间 相关战略 美国 2000-2001 美国国家自然科学基金会（ NSF）关于石墨烯 的资助 项目达 200 多项 2008 美国国防部高级研究计划署（ DARPA）投资 2200 万美元研发超高速和低耗能石墨烯晶体管 2014 国家自然科学基金和美国空军科研办公室投入 1.87 亿元对石墨烯及相关的二维材料开展基础研究 欧盟 2013 选定石墨烯项目作为“未来和新兴技术旗舰项目”，计划 10 年投入 73.6 亿元，以期实现石墨烯在复合材料 、（光）电子产品、储能及健康领域的远景应用目标。 英国 2011 投入 6.25 亿元支持石墨烯研究，包括建立国家石墨烯研究院 2014 英国政府联合马斯达尔公司宣布继续投资 5.25 亿元在曼彻斯特大学成立石墨烯工程创新中P6 东兴证券深度报告 石墨烯行业： 应用前景广阔 的烯望材料 通信 行业： 投资高企把握 3G投资主题 敬请参阅报告结尾处