5G时代,谁是散热材料之王?比特币购买教程

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我国导热领域起步较晚,由于高端产品技术仍垄断在欧美及日本等少数企业中,国内众多导热界面材料生产厂家仍以低端产品输出为主,销售额仅占市场总额10%左右。传统散热材料以石墨片和导热凝胶等TIM材料(导热界面材料)为主,石墨片存在导热系数相对较低、厚度相对较大等问题。目前热管和VC(均热板)开始从电脑、服务器等领域渗透到智能手机终端,石墨烯材料也开始应用。相对而言,VC和石墨烯的导热系数高、厚度低,是性能更佳的散热材料。

石墨膜:散热方案的主流材料

石墨是相较于铜和铝等金属更好的导热材料,主要原因在于石墨具有特殊的六角平面网状结构,可以将热量均匀地分布在二维平面并有效地转移,具备良好的水平导热、垂直阻热效果,并且轻量化,能够平滑粘附在任何平面和弯曲的表面。

石墨自2009年开始批量应用于消费电子产品,2011年开始大规模应用于智能手机,目前已经取代传统金属,成为消费电子领域主流的散热材料。

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行业竞争激烈,价格持续走低

目前导热石墨膜行业主要参与者为日本松下、美国Graftech、日本Kaneka、碳元科技、中石科技和飞荣达等国内外企业。日本松下和美国Graftech进入该领域较早,技术较为成熟,是先行者。国内碳元科技、中石科技和飞荣达等技术成熟且相对领先,并且成功进入三星、华为等主要手机生产商的供应链体系。

由于行业进入门槛相对较低,众多厂商参与进来,导致价格竞争激烈,产品价格持续走低。根据碳元科技和中石科技招股说明书等公告披露,2014年以来,单层和多层高导热石墨膜价格持续下滑,已经从2014年400元/m2下降至2017年的180元/m2左右。

石墨烯膜:理化性能丰富,国产优势明显

导热系数最高、导电性能好,下游锂电材料和导热膜空间巨大

石墨烯是已知的导热系数最高的物质,理论导热率达到5300W/(m*K),远高于石墨。它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,又称为单层石墨,是碳纳米管、富勒烯的同素异形体。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。

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石墨烯的快速导热特性与快速散热特性,使其成为传统石墨散热膜的理想替代材料,广泛用于智能手机、平板电脑、大功率节能 LED照明、超薄LCD电视等散热。

除高导热性之外,石墨烯还有其他优异的物理化特性,因此下游应用广泛。例如,导电性高,可应用在集成电路、导电剂、传感器和锂电等领域;比功率高,可作为超级电容和储能元件;柔性强,弯折不影响性能,可作为柔性材料用于曲面屏和可穿戴设备;具有高透光率,可用于透明导电薄膜。

石墨烯产品形态包括薄膜和粉体两类,石墨烯粉体的应用领域包括:

(1)锂电池正负极材料的导电添加剂,可以提高充放电速度和循环性能;

(2)超级电容的电极材料,储能活性强且循环性能优良;

(3)特征涂料,作为添加剂掺杂在防腐涂料、散热涂层和导电涂层中改善涂料性能;

(4)高效催化剂,应用于能源化工领域。

石墨烯薄膜的应用领域包括:

(1)导热膜,用于智能手机和平板电脑等的散热层;

(2)柔性显示,用于柔性显示屏和可穿戴设备等领域;

(3)传感器材料,用于可穿戴设备、医疗和环境监测等领域;

(4)集成电路基础材料,用于超级计算机、高频芯片和精密电子元件等领域。

到目前为止,石墨烯在众多领域中已经得到了广泛应用,粉体方面,深圳烯旺科技于2020年发明出石墨烯复合陶瓷耐蚀树脂及涂料,成为市场首创,引领石墨烯改性防腐涂料在该领域进入4.0时代。另外,还研发出石墨烯改性防腐涂料、石墨烯功能涂料、石墨烯改性粉末涂料等产品,且目前已拥有国内领先的石墨烯粉体生产线。

薄膜方面,烯旺科技具备纯石墨烯发热膜设计及研发实力,可完全自主设计和定制膜片,拥有全球首创的石墨烯发热膜专利技术,开创了石墨烯应用化、产业化之路,基于此项核心技术,先后开发出养护护具、服饰家纺、美容、能量房,以及医疗器械、工业涂料、供暖等众多领域。

同时,锂电材料和导热膜有望成为最大的下游应用。华为在2019年发布的Mate 20X智能手机中,首次将石墨烯用做散热材料,石墨烯锂电池也有望在手机端实现商用推广。从市场规模来看,根据中商产业研究院的测算,锂电池材料的市场空间最大,有望达到40~50亿元,其次是导热膜,有望达到15~20亿元,此外复合材料的市场空间也在 20亿元左右。

根据中国石墨烯产业联盟的统计,我国石墨烯产业规模从2015年的1630万美元增长到2016年的3842万美元。随着石墨烯量产的解决和下游的拓展,预计2020年我国石墨烯市场规模将达到2亿美元,超过全球市场的 50%,成为最大的石墨烯消费国家。

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