石墨烯引爆技術革命，商機上兆美元

石墨烯引爆技術革命，商機上兆美元 2016 年，石墨烯每公斤售價可望降至 200 美元以下，將使市場接受度大增，加速在智慧手機散熱膜、抗腐蝕塗料、電池等應用大量商用化進程。 「預期 2016 年石墨烯每公斤價格可降到 200 至 150 美元。」Angstron Materials Inc.（簡稱 AMI）創辦人暨執行長張博增接受本刊專訪時，明確指出石墨烯將達市場可接受的價位，且邁入大量商用化階段。 2014 年，全球首款內建石墨烯散熱膜的南韓品牌智慧手機問世，就是採用 AMI 投產的石墨烯。這家南韓手機品牌大廠，計劃等到石墨烯每公斤價格從 2015 年 250 至 300 美元，於 2016 年調降到 200 至 150 美元之後，開始於產品線大量導入石墨烯散熱膜。 售價驟降 手機導熱材料率先導入 「等到石墨烯每公斤的價格下降至 200 美元以下，石墨烯首款大量商用化的應用就是手機導熱材料。」張博增透露，手機運算效能愈來愈高，對散熱需求也與日俱增；所以單價降至市場可接受的範圍之後，就會愈來愈普及。由於石墨烯的導熱係數是目前人類已知材料中最高的，所以逐漸被使用在導熱或散熱的領域；加上智慧手機愈做愈薄，原本傳統智慧手機散熱膜採用的塗料厚度是 24 微米，用石墨烯可能只有 5 微米；也就是說，未來智慧手機設計要更輕薄，關鍵非石墨烯莫屬。 瞄準石墨烯材料的特性，未來在智慧手機散熱膜、鋰電池、半導體等應用的龐大商機，三星、樂金、Google、IBM、華為等國際科技大廠，早都砸下重金投入石墨烯技術研發；同時也在產品線內大量應用石墨烯散熱膜，將之安裝在手機內部的電路板，幫助處理器散熱，導熱到外面的機殼。 2015 年 10 月，華為宣布與英國曼徹斯特大學合作研究石墨烯應用。華為創辦人任正非指出，現在矽的製程極限是 7 奈米，已接近臨界點，未來 10 至 20 年內將爆發一場技術革命，未來最大的顛覆事件，就是石墨烯取代矽的時代來臨。 石墨烯材料的獨特性，也讓美國、中國、南韓、日本、馬來西亞及歐盟紛紛挹注龐大資金展開相關研究與技術布局，其中，中國《新材料產業十二五發展規畫》中，已將石墨烯做為前線新材料重點發展之一；並在 2015 年底將石墨烯納入《新材料產業十三五發展規畫》中。 過去，儘管有那麼多科技大廠、甚至各國政府傾力發展之下，全球多達數千項的石墨烯專利，卻不見石墨烯材料大量商用化，正是因為價格過於昂貴。 「2、3 年前，單層石墨烯 1 公克就要價 250 美元，要拿樣品給終端應用的系統廠商測試，都是一件很困難的事情。」安炬科技董事長吳以舜回憶當初推廣石墨烯吃閉門羹的窘境。 石墨烯供應商都明白一個殘酷的事實，石墨烯要大量普及，單價必須市場能接受。 在張博增及其管理團隊戮力之下，全球員工數不到 30 人的公司——AMI，可望搶先在 2016 年，率先讓石墨烯達到每公斤低於 200 美元的目標。 考量氧化石墨烯的廢料有環境污染問題，需要專業化工廠共同克服；另一方面，也希望石墨烯供應鏈成形，張博增先於 2012 年回到桃園設立後段工廠，這家工廠 2013 年成為全球首家獲得 ISO 9001 認證的石墨烯工廠，後來又找上位於台中的化工廠合作，移轉 AMI 技術，由這家化工廠協助前段氧化石墨烯製程代工。 有了盟友加入，AMI 無論量產與降低成本的進度，都比預期大幅超前，並在 2014 年接獲來自智慧手機散熱膜、輪胎與腳踏車的複合材料、抗腐蝕塗料等不同下游應用廠商的訂單。 隨著石墨烯價格下探，也將延伸至更多元化應用。張博增認為，等到石墨烯每公斤降至 150 美元，在抗腐蝕塗料的市場接受度將大增；若降至每公斤 120 美元，則可能提高在超級電容的市場能見度；至每公斤 100 美元時，將有助擴大在電子元件的市場滲透率。 但現階段要能進一步擴大石墨烯應用，配方、表面改質（例如製作成片狀、捲曲或一朵花的形狀）將成關鍵。 「沒辦法做表面改質，客戶用不上。」吳以舜強調，每種類型應用對於石墨烯的層數或片狀、捲曲要求不同，要讓石墨烯的配方、表面改質到適合不同應用，這裡面就很多學問，也是很多石墨烯廠商申請專利的重點之一。 Graphene Applications_wealth0122 應用遍地開花 個別企業很難通吃市場 因為石墨烯是粉末，很細、很輕，密度非常低，甚至可以飄起來。吳以舜舉例，要把石墨烯混到不同異質產品裡，要放多少？如何放？實驗階段面臨很大挑戰。 安炬科技開發的石墨烯噴漆，已成功應用於發光二極體（LED）燈具背後的鋁製散熱鰭片。吳以舜舉例，現在噴漆也是石墨烯愈來愈常見的應用，噴到 LED 燈具背後的鋁製散熱鰭片，可提高燈具均勻導熱的效果。「在鋁製的散熱鰭片上，噴上石墨烯材料，可提高導熱效果 8 至 15%。」 但噴漆是否可以很好的附著在物體上面，並不是單純把石墨烯摻到漆裡就可以，這與配方與表面改質都有關係。「每一種應用就是需要完全不同的配方，能不能很容易的改質，與石墨烯廠商對於石墨烯材料及特性的掌握度息息相關。」吳以舜說。 也因此，石墨烯供應商必須嘗試與不同的下游應用廠商，合作調配石墨烯的配方，這樣才能讓下游應用廠商直接使用。例如 AMI 正與台灣輪胎與腳踏車的複合材料、抗腐蝕塗料等應用廠商，一起開發產品。 石墨烯擁有諸多獨特特性，未來應用在不同領域，將有更多想像空間。例如石墨烯是導電最好的材料，抽成絲在外面包一個聚氯乙烯（PVC），就變成電線，屆時，傳統電線都可被換掉。 採用石墨烯材料製作成的電線，體重不到傳統銅線的十分之一，又輕又堅韌不會斷。只要價格再接近銅價，將是很好的應用。「全球使用的電線量，你可以想想這是上兆美元以上的產業。」吳以舜估算著。 現在美國一家 3D 列印上市公司也和安炬科技技術合作，利用石墨烯材料製成的膠來做印刷，這種膠可列印出電線。另外，「將來戰機裡面的電線如果用石墨烯，飛機重量就少 10%，那飛機就能多載一顆飛彈了，這都是想像。」吳以舜笑著說。 看好石墨烯在電池領域的前景，張博增計劃成立專門做石墨烯材料的電池公司 EnerG Nano，目前正在募資。 而南韓樂金化學準備在中國投資建置一條石墨烯電池生產線；西班牙石墨烯製造商 Graphenano 與西班牙科爾瓦多大學合作研發首例石墨烯聚合材料電池，電力儲存量將是目前市場上最好電池產品的 3 倍，安裝在電動車上最多能行駛 1,000 公里，且充電時間不到 8 分鐘。 但儘管科技大廠擁有龐大資源，吳以舜、張博增都不認為這代表這些科技大廠，就有機會可以在石墨烯商用化捷足先登。 「牽涉到技術的東西，不是哪家公司想主導就能夠主導，因為並不是有錢就可以。」投入研發長達 8 年以上、也擁有 80 項石墨烯專利的吳以舜話說得很直白，況且每家科技大廠涉足的應用領域不同、策略不同，很難通吃市場，因為石墨烯市場實在太大了。 但可以預期的是，更多業者跨入研發石墨烯之後，勢必加速石墨烯的應用商用化，不久的未來將會大大改變人類的日常生活。 Graphene_wealth0122 （本文由 財訊 授權轉載