估值奠定底线，石墨烯打开巨大发展空间
孙建平 李品科
021-38676316 010-59312815
投资要点：
中国宝安公告旗下子公司贝特瑞所研发的石墨烯已完成制备工艺的
小试，正在进行中试，并已提交该产品相关技术的发明专利申请。
石墨烯充分证实宝安在新能源行业领先的技术优势。贝特瑞为我国
最大新能源锂电池炭负极生产商，石墨相关的技术方面具天然优势。
宝安具备充裕的石墨资源优势，其拥有的鸡西石墨矿探明超大储量。
宝安拥有天然鳞片状石墨主要产地储备—黑龙江鸡西石墨矿，探明储
量极为丰富，为后续石墨负极材料、石墨烯的研制打开巨大的空间。
石墨烯作为21 世纪最具颠覆性的新材料，具世界上最硬最薄的特质。
并具备极强韧性、极强的导电性和导热性。可应用于电子、航天、光
学、储能、生物医药、日常生活等大量领域。 石墨烯的特质、发展历史、合成方法
2.1. 石墨烯——21 世纪最具潜力的新型材料
石墨烯是由一层密集的、包裹在蜂巢晶体点阵上的碳原子组成，由碳原
子的单原子层构成的新型二维原子晶体，其基本结构单元为有机材料中
最稳定的苯六元环，是目前最理想的二维纳米材料，也是构建其他维数
（如零维富勒烯、一维纳米碳管、三维石墨）的基本单元。
20 世纪被称为硅的世纪，而21 世纪则被认为是炭的世纪——石墨烯，
世界上目前所发现的材料中最薄、最硬的材料，被认为将开创超级计算
机时代（电子在石墨烯中运动几乎不受什么阻力，产生热量非常少，而
且石墨烯本身导热性能非常好，使得其制造的电子产品运行速度比原有
的硅器件快非常多），同时也可应用于其他大量的领域。
图1：石墨烯是世界上已知的最薄、最硬的材料
2.2. 研究历史—2004 年开启研究纪元，2010 获诺贝尔奖
2004 年英国Novoselov 研制出独立存在的二维石墨烯晶体，从而引发了
一场世纪石墨烯研究热。石墨烯的理论研究已有60 多年的历史，被广
泛用来描述不同结构炭质材料的性能。但一直以来人们认为这种严格的
二维晶体结构由于热力学不稳定性而难以独立稳定的存在。然而真正能
够独立存在的二维石墨烯晶体在2004 年由英国曼彻斯特大学的
Novoselov 等利用胶带剥离高定向石墨的方法获得。
2010 年诺贝尔物理学奖花落石墨烯。瑞典当地时间10 月5 日，2010 年
诺贝尔物理学奖揭晓，英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦
丁·诺沃肖洛夫因在制备二维空间材料石墨烯方面的突破性实验获殊荣。
2.3. 石墨烯的性能——最薄、最硬、强韧性、强导电、强导热
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石墨烯是世界上已知的最薄的材料。石墨烯是世界上最薄的二维材料，
其厚度仅0.335nm，仅为头发的20 万分之一。美国德州大学的研究人员
洛德•拉夫写道：“几克这种材料就能覆盖整个足球场。”
石墨烯是世界上已知的最硬的材料。石墨烯强度是所有已发现的材料中
最高的，达130GPa，是优质钢材硬度的100 多倍。如果用石墨烯制成包
装袋，它将能承受大约2000kg 重力。美国机械工程专家杰弗雷·基萨教授
形象地解释了石墨烯的强度：如果将一张和食品保鲜膜一样薄的石墨烯
薄片覆盖在一只杯子上，然后试图用小木棍戳穿它，那么需要一头大象
站在木棍上，才能戳穿它。
石墨烯具有很强的韧性。 它的拉伸幅度能达到自身尺寸的20％，其柔韧
性跟塑料包装一样好，可以随意弯曲、折叠或像卷轴一样卷起来。
石墨烯具有很强的导电、导热性能。石墨烯还是目前已知导电性能最出
色的材料，高度稳定，即使被切成１纳米宽的元件，导电性也很好。它
超凡导电性、比硅的效率至少高100 倍。在塑料里掺入百分之一的石墨
烯，就能使塑料具备良好的导电性，在塑料里掺入千分之一的石墨烯，
能使塑料的抗热性能提高30 摄氏度。
综上，可以说，石墨烯集世界上最优质的各种材料品质于一身，可以说
是开创了21 世纪的新材料纪元。
2.4. 石墨烯的合成方法
目前石墨烯的合成方法主要有两种：机械方法和化学方法。机械方法包
括微机械分离法、取向附生法—晶膜生长和加热SiC 的方法；化学方法
是化学分散法，下文简单介绍一下几种主要的合成方法：
1、微机械分离法
该方法为直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来。Novoselov 等用
这种方法制备出了单层石墨烯。即用另外一种材料膨化或者引入缺陷的
热解石墨进行摩擦，体相石墨的表面会产生絮片状的晶体，在这些絮片
状的晶体中含有单层的石墨烯。
缺点：此法是利用摩擦石墨表面获得的薄片来筛选出单层的石墨烯薄
片，其尺寸不易控制，无法可靠地制造长度足供应用的石墨薄片样本。
2、取向附生法——晶膜生长
该方法为利用生长基质的原子结构“种”出石墨烯。Peter W.sutter 等使
用的基质是稀有金属钌，首先让碳原子在1150 度下渗入钌，然后冷却，
冷却到850 度后，之前吸收的大量碳原子就会浮到钌表面，镜片形状的
单层的碳原子“孤岛”布满了整个基质表面，最终它们可长成完整的一
层石墨烯。
缺点：采用这种方法生产的石墨烯薄片往往厚度不均匀，且石墨烯和基
质之间的黏合会影响碳层的特性。
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3、加热SiC 的方法
该方法是在单晶上通过热解脱除Si 来制取石墨烯。将表面经过氧化或
H2 蚀刻后的样品在高真空下通过电子轰击加热到1000 度以除掉表面的
氧化物，需要多次去除氧化物以改善表面质量。
4、化学分散法
该方法是将氧化石墨与水按比例混合，用超声波振荡至溶液清晰无颗粒
状物质，加入适量肼在100 度回流24 小时，产生黑色颗粒状沉淀，过
滤、烘干即得石墨烯。Sasha Stankovich 等利用化学分散法制得厚度为
1nm 左右的石墨烯。
3. 石墨烯的应用
3.1. 超级计算机——石墨烯器件可使现有计算机快1000 倍 石墨烯有超强的导电性，由于石墨烯中电子的低能行为与相对论性的中
微子非常相似，这使得它能以极快的速度(约为光速的1/300)、几乎毫无
阻力地通过前进道路上所遇到的障碍。由于这种性能，石墨烯在微电子
领域将有巨大的应用前景。目前硅器件的工作速度已达GHz 范围，而石
墨烯制成的计算机运行速度可达到THz。可以说，使用石墨烯将制造出
比现代计算机快1000 倍的微型集成电路和手机。
3.2. 超级电容——石墨烯的超级电容1 毫秒可完成充电 石墨烯拥有高的比表面积和高的电导率，不像多孔碳材料电极要依赖孔
的分布，这使它成为最有潜力的电极材料。Chen 等以石墨烯为电极材料
制备的超级电容器功率密度为10KW/kg，能量密度为28.5Wh/ kg，最大
比电容为205F/g，而且经过1200 次循环充放电测试后还保留90 %的比
电容，拥有较长的循环寿命。
美国物理学家组织网近日报道，美国科研人员利用石墨烯制成了一种新
型超级电容，只需不到1 毫秒的时间即可完成充电，此外还具有容量大、
功率高、使用寿命长、经济环保等特点，在数码相机、掌上电脑、新能
源汽车等领域都有着广泛的应用价值。
3.3. 超轻、超韧、超强性能——飞机、防弹衣、太空索 石墨烯与塑料复合，可以凭借韧性，创制“新型超强材料”，兼具超薄、
超柔和超轻特性。可用来开发出纸片般薄的超轻型飞机材料、卫星材料、
汽车材料以及超坚韧的防弹衣等。
石墨烯甚至还为太空索的制造创造了可能。美国研究人员表示，太空电
梯的最大障碍之一，是如何制造出一根从地面连向太空、超过2 万英里
足够强韧的缆线，而地球上强度最高的物质石墨烯使太空索成为可能。
3.4. 生物医药应用——极为高效的药物载体
由于石墨烯具有单原子层结构, 其比表面积很大, 非常适合用作药物载
体。Dai 等成功地将抗肿瘤药物负载到石墨烯上，开启了石墨烯在生物
医药方面的应用研究。Chen 等利用氢键作用，以可溶性石墨烯作为药物
载体, 实现了抗肿瘤药物阿酶素在石墨烯上的高效负载，由于石墨烯具
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有很高的比表面积，阿酶素的负载量可达2.35 mg/mg, 远高于其它传统
的药物载体。
3.5. 光学应用——折叠柔软的显示器、太阳能电池等 从光学角度来说，石墨烯是一种接近“透明”的导体，而且是二维的，似
一张纸，它的优良机械性能使人们可以制备出柔性的、可折叠的透明电
极，这样制作出来的显示器、太阳能电池板成可折叠，可获得超薄和柔
性的太阳能电池，可以在比如建筑、汽车等复杂弯曲表面上安装这种太
阳能电池。目前太阳能电池的重要原料是高纯的单晶硅或多晶硅，但硅
的生产成本高，加工需要高温，能量转换率还不够高，而石墨烯如果成
为太阳能电池的主要材料，就能克服以上的缺点。
整体而言，石墨烯特殊的结构形态，使其具备目前世界上最硬、最薄的
特质，同时也具有很强的韧性、导电性、导热性。这些及其特殊的特性
使其拥有无比巨大的发展空间，未来可以应用于电子、航天、光学、储
能、生物医药、日常生活等等大量的领域，可以说，从目前看，石墨烯
是21 世纪最具颠覆性的新型材料，将带给世界极大的变化。 作者简介：
孙建平：
S0880209040413
021-38676316
sunjianping
@gtjas.com
经济学硕士，毕业于南开大学金融学系，2004 年1 月进入国泰君安证券研究所，从事宏观经济、房地产行业
研究。荣获2006 年“新财富”中国房地产行业最佳分析师第二名，2007 年“新财富”中国房地产行业最佳
分析师第一名（团队），2008 年、2009 年“新财富”中国房地产行业最佳分析师第一名，2010 年“新财富”
中国房地产行业最佳分析师第一名（团队）。
李品科：
S0880210040053
010-59312815
lipinke
@gtjas.com
工学硕士，毕业于清华大学土木工程系，2008 年3 月进入国泰君安证券研究所，从事房地产行业研究。荣获
2010 年“新财富”中国房地产行业最佳分析师第一名（团队）。+-+-+-++
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