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喧嚣过后的石墨烯

2020/06/22
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内容精要:2017 年前后二级市场喧嚣过后,石墨烯沉寂的时间已经挺久了,此次华为投资富烯科技,也许是看到了石墨烯能够在华为产业链落地的真实需求吧。

近日,华为哈珀投资投资富烯科技,布局石墨烯技术。

如同在一片刚刚沉寂的湖面上,投下了一枚石子,激起了大家对石墨烯(Graphene)的重新关注。

富烯科技是由第六元素、华威世纪共同投资,产品包括石墨烯导热膜、石墨烯导热片、石墨烯泡沫膜等。

石墨烯在前几年异常火爆,特别是 2017 年前后,二级市场曾把这个概念用到了极致,大批上市公司都在通过并购等方式强行进入,大蹭概念(虽然目前来看都一地鸡毛)。

石墨烯概念如此火爆,究其原因,就是这种材料真是太香了。

“21 世纪新材料之王”,这种溢美之词之下,俨然可以掀起一场颠覆传统材料产业的革命。

不过结合石墨烯的各类优异性能及特性(导电性、导热性、透光性、刚柔并济性),理论上讲未来应用空间确实广阔。尤其是在电子行业,锂电池超级电容器OLED、柔性屏、传感器芯片等领域,很多技术发展都已经进入瓶颈期,特别需要石墨烯这样一个角色出现,来承担颠覆产业的艰巨使命。

不过话也说回来了,具有前面说的这些优异性能的新材料,并不是石墨烯一种。

石墨烯的同胞哥哥,碳纳米管也是其一。

碳纳米管的发现,比石墨烯还要早个十几年。1991 年碳纳米管(Carbon Nanotubes)被 NEC 公司的饭岛博士发现。

我对 Carbon Nanotubes 这个英文单词记忆犹新,因为 90 年代读高中的时候,有一篇英文阅读理解就是关于碳纳米管的。

在那篇热情洋溢的英文短文中,碳纳米管被描述成为一种集万千宠爱于一身的超级新材料。

虽然英文晦涩难懂,但还是让一个懵懂少年,对未来科技发展充满了美好的憧憬。因此,笔者怀着对新材料产业的无限期望,义无反顾地投身了最热门的 IT 行业……

碳纳米管发现 30 年过去了,还好,终于有碳纳米管公司上市了。

科创板的天奈科技,产品包括碳纳米管粉体、碳纳米管导电浆料。上了科创板,说明公司技术含量还是可以的,不过看公司的 2019 年年报,碳纳米管相关产品的营收只有区区 3.7 亿。

这个收入数字,似乎和碳纳米管这个如此颠覆性的产业并不匹配。

我们回头再看看石墨烯,2004 年发现,比碳纳米管晚了 13 年。当然发现石墨烯的两位科学家,也同样获得了 2010 年诺贝尔物理学奖。

为什么说石墨烯是碳纳米管的同胞兄弟?因为这哥俩都是碳族分子,只是呈现的形态不同而已。除了石墨烯和碳纳米管,还有石墨、富勒烯,都属于碳分子家族。

 

高中化学知识打底,就可以从上图非常清楚地看出石墨烯这种材料的本质。一种只有一层原子厚度的二维碳原子构成的分子结构。碳原子按照六边形进行排布,相互连接,形成一个碳分子。

这层石墨烯,卷成筒就是碳纳米管;蜷缩成球状,就是富勒烯;当然,多层混合就是最常见的石墨了。

但是,需要注意的一点是,我们喧喧闹闹中理解的石墨烯,和新闻中及上市公司公告中动辄成千上万吨的石墨烯产能,其实并不完全是一回事。

石墨烯可以分成很多类,有理论中的石墨烯,也有实际生产中的石墨烯。理论中的石墨烯,就是下图展示的那种,只有单层碳原子构成的蜂窝状薄膜,厚度仅为一个碳原子直径(0.335 纳米),诸多优异性能,其实都是和这种理论中的石墨烯相关的。

 

但实际应用中的石墨烯,并没有理论中那么苛刻,单层的石墨烯薄膜固然好,但一般把 10 层以下石墨烯微片,也称之为石墨烯。

什么是石墨烯微片?也就是石墨烯粉体。粉体大家理解起来就会更形象了,不再是一张大面积的薄膜,而是粉碎的石墨烯颗粒,用作导电剂、导热剂,掺杂于别的材料之中,通过复合材料的方式,增加原有机体的性能。

石墨烯的下游应用领域,跟不同的石墨烯材料也是有关系的,石墨烯粉体主要应用于超级电容器,复合材料,锂电池等;而石墨烯薄膜,主要应用于柔性屏,压力传感器等领域。

要区分哪家公司做的是哪种石墨烯,其实也很简单,凡是号称产能多少多少万吨的,都是跟石墨烯粉体相关的;凡是号称产能是多少多少万平米的,做的都是石墨烯薄膜。

目前主流的石墨烯应用,还是针对石墨烯粉体而言。特别是为了迎合锂离子电池的突破,将石墨烯应用于锂电池,提高锂电池的充放电速率和能量密度等。

不过搞石墨烯薄膜的企业也是有的,比如新三板企业二维碳素(833608),率先在铜和镍基底上用 CVD 法制备大尺寸石墨烯薄膜, 使石墨烯薄膜产业化成为现实。

关于石墨烯的制备方法,本文不详细赘述。最早的是用机械剥离的方法,原理类似用胶带撕;后来发展出氧化还原法、CVD(化学气相沉积)法等。

根据二维碳素的公开信息,石墨烯薄膜应用方面,已经和维信诺开展石墨烯触控屏产品的研发和产品推广。并且在压力传感器领域,推出了全球首款应用石墨烯应变感应原理形成的 3D 触控解决方案。

拓展电子领域,看起来还是一个非常正统和高大上的趋势,不过明显感觉二维碳素在石墨烯的路子上开始跑偏。根据年报披露,公司在积极拓展了穿戴、理疗、家纺、服装等应用领域……

穿戴、理疗、家纺、服装……石墨烯真是一种“万金油”材料啊。

当然了,根据最新的财务数据,二维碳素 2019 年收入也仅为 3188 万,亏损 400 多万。

除此之外,之前趁着热度蹭概念的上市公司,虽不能说一地鸡毛,但也纷纷归于沉寂。

曾靠推出“烯王”石墨烯基充电宝的东旭光电,威震武林八方,股价翻了一番。不过从最近形势来看,公司也对石墨烯讳莫如深,至少没有以往那种主动往上蹭的热乎劲儿。

同样的,在 2018 年斥资近 7.9 亿元,收购天津玉汉尧 33.34%股权,并获得 66.67%表决权的玉龙股份,也在 2019 年年报中披露,已经把相应的股份转手给别人,业绩对赌约定也一并失效。

天津玉汉尧主要产品为石墨烯电池正、负极材料,曾被寄予厚望,肩负着玉龙股份战略转型的重任。

2019 年 4 月玉龙股份将其持有的天津玉汉尧 33.34%股权,作价 8.18 亿元,转让给了朗森汽车产业园开发有限公司。

一来一去,赚了个吆喝,至少没赔本。

此次华为投资富烯科技,也许是看到了石墨烯能够在华为产业链落地的真实需求吧。

 

华为

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华为创立于1987年,是全球领先的ICT(信息与通信)基础设施和智能终端提供商。目前华为约有19.7万员工,业务遍及170多个国家和地区,服务全球30多亿人口。华为致力于把数字世界带入每个人、每个家庭、每个组织,构建万物互联的智能世界:让无处不在的联接,成为人人平等的权利,成为智能世界的前提和基础;为世界提供最强算力,让云无处不在,让智能无所不及;所有的行业和组织,因强大的数字平台而变得敏捷、高效、生机勃勃;通过AI重新定义体验,让消费者在家居、出行、办公、影音娱乐、运动健康等全场景获得极致的个性化智慧体验。

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公众号科创之道主笔,标准的EE、CS专业理工男。从事研发、咨询、投资工作15年,主要关注领域为半导体、人工智能、物联网、云计算等,目前专注于风险投资和企业服务领域,平时喜欢把一些工作上的感悟随手记下来,希望通过自己的文字,融合IT产业和投融资行业知识,为跨行业沟通搭建一座桥梁。