中国石墨烯产业发展研究
石墨烯可行性研究报告-

石墨烯可行性研究报告-石墨烯可行性研究报告(一)近年来,石墨烯作为一种新型材料,引起了全球各界的极大关注。
其独特的结构和出色的性能,使得石墨烯在许多领域都具备广阔的应用潜力。
本文将从石墨烯的制备与性质、应用领域以及产业化实施等方面进行探讨,旨在评估石墨烯的可行性。
首先,我们来了解一下石墨烯的制备与性质。
石墨烯是由碳原子构成的二维蜂窝状结构,具有高度的导电性、高强度和优异的热稳定性。
目前,石墨烯的制备主要通过机械剥离法、化学气相沉积法和还原氧化石墨烯等方法实现。
石墨烯具备优异的导电和导热性能,使得其在电子器件、纳米传感器以及能源存储等领域具备广泛的应用前景。
其次,我们探讨石墨烯的应用领域。
石墨烯作为一种材料,被广泛应用于电子器件的制备中。
由于石墨烯具备高度的导电性和透明性,因此可以被用于制备柔性显示器、透明导电薄膜等器件。
此外,石墨烯还被应用于纳米传感器的制备中,可以用于检测环境污染物、生物标记物等。
在能源存储领域,石墨烯可以用于超级电容器、锂离子电池等能源存储器件的制备,提高其性能。
除此之外,石墨烯还具备良好的机械性能和耐腐蚀性,使得其在复合材料、涂料以及防腐蚀材料等领域具备潜在的应用价值。
最后,我们对石墨烯的产业化实施进行评估。
虽然石墨烯具备广阔的应用前景,但目前在产业化实施方面仍然存在一些挑战。
首先,石墨烯的制备成本相对较高,制备工艺还需要进一步优化,以提高其产业化的可行性。
其次,石墨烯在大规模生产中面临着一些困难,如难以获得大面积、高质量的石墨烯材料。
此外,石墨烯的应用标准和监管仍不完善,需要建立相关的规范和标准。
为了推动石墨烯产业化的发展,需要政府、企业以及科研机构的共同努力,加大研发投入和合作力度,以提高石墨烯的制备工艺、降低生产成本,促进其在各个领域的应用。
总之,石墨烯作为一种新兴材料,具备着广阔的应用前景。
本文从石墨烯的制备与性质、应用领域以及产业化实施等方面进行分析和评估,揭示了石墨烯的可行性。
石墨烯的应用现状及发展

石墨烯的应用现状及发展石墨烯是一种由碳原子形成的二维薄膜,具有单层结构、高比表面积、强的力学特性和电学特性等优良性质。
自2004年石墨烯被发现以来,人们已经发现了其在许多领域的广泛应用前景,包括电子学、能源、生物医学、化学催化和材料等领域。
本文将就石墨烯的现状及未来发展做一个概括性介绍。
1. 电子学应用石墨烯是电子迁移速度最快的材料之一,这使得石墨烯在电子学领域具有广阔的应用前景。
石墨烯的电学性质主要基于电荷移动和相互作用,它在高频电子器件、太阳能电池、柔性电子学和传感器等应用方面都有潜力。
2. 能源应用石墨烯的高电导性和低电子转移电阻使其成为能源存储材料的理想候选者。
石墨烯和其衍生物已在超级电容器、锂离子电池、燃料电池和太阳能电池等能源体系中被成功应用,同时还有石墨烯纳米线、石墨烯石墨烯氧化物等材料也正逐渐被广泛应用于新型能源系统中。
3. 生物医学应用石墨烯因其具有优异的生物相容性、生物功能化进一步拓展了它在生物医学领域的应用。
石墨烯在生物成像、控制释放和药物传递等方面发挥着重要作用。
石墨烯的电学和热学性质、强半导体特性使其成为一种重要的生物传感器,被用于在应用生物医学和生化传感领域的研究。
4. 化学催化石墨烯的高比表面积和化学稳定性赋予了它在催化领域的应用潜力。
石墨烯可以与不同的催化剂相结合形成多种复合材料,这些复合物在氧化还原催化、光催化和热催化等领域中拥有良好的应用前景,可以在催化剂的降低、催化过程的高选择性和催化剂重复利用等方面发挥重要作用。
5. 材料应用石墨烯的高比表面积和高电导率使得它成为一种理想的复合材料和增强材料,目前已经被广泛应用于汽车和航空领域等。
石墨烯纳米管等复合材料已经被用于制备纳米传感器,同时在消费电子、高性能运动器材等领域得到了广泛应用。
石墨烯的应用前景非常广泛,但是现有工艺、设备等硬件条件限制了大规模石墨烯材料的生产。
同时,石墨烯具有较高的价格,这也限制了其在一定程度上的应用。
石墨烯的应用现状及发展

石墨烯的应用现状及发展石墨烯是一种全新的材料,由单层碳原子以二维晶格排列而成。
其结构独特,具有许多优异的物理性质,包括高导电性、高热导性、高强度、柔韧性和透明性等。
自2004年石墨烯被首次发现以来,其在各领域的应用潜力被广泛关注和研究。
本文将从石墨烯的应用现状和未来发展方向两个方面,探讨石墨烯材料的前景与挑战。
石墨烯的应用现状1. 电子学领域由于石墨烯具有出色的导电性能,因此在电子学领域有着广泛的应用前景。
石墨烯可以作为高性能晶体管的材料,用于制造更小、更快的电子设备。
石墨烯还可以用于制造柔性电子产品,如可弯曲显示屏、智能穿戴设备等。
在电池领域,石墨烯的高导电性和高比表面积可以显著提高电池的充放电效率和储能密度。
2. 光电子学领域石墨烯具有极高的光透过率和光吸收率,因此可以用于制造高性能的光电器件。
石墨烯透明导电膜可以应用于太阳能电池、光电探测器、光电显示器等器件中。
石墨烯的独特光学性质还使其成为制备超薄光学元件的理想材料,如超薄透镜、纳米光栅等。
3. 材料领域石墨烯具有极高的强度和韧性,可以制备出各种高性能的复合材料。
这些复合材料具有优异的力学性能和导电性能,在航空航天、汽车制造、建筑材料等领域有着广泛的应用前景。
石墨烯还可以用于制备高性能的防腐涂料、抗静电材料等。
4. 生物医学领域石墨烯具有良好的生物相容性和生物活性,可以用于制备生物传感器、药物载体、组织工程支架等生物医学器件。
研究表明,石墨烯及其衍生物在癌症治疗、基因传递、细胞成像等方面具有巨大的潜力。
石墨烯的发展趋势1. 大规模制备技术目前,石墨烯的大规模制备技术仍是一个世界性难题。
传统的机械剥离法和化学气相沉积法虽然可以制备出高质量的石墨烯样品,但是成本高、产量低,无法满足广泛应用的需求。
发展低成本、高效率的石墨烯大规模制备技术是当前的重点研究方向。
2. 功能化修饰技术石墨烯的很多优异性能是由其特殊的二维结构所决定的,但是这也使得石墨烯在某些方面表现出一定的局限性,比如化学稳定性差、易团聚等。
石墨烯技术产业现状及发展建议

石墨烯技术产业现状及发展建议1 石墨烯技术产业:现状及发展建议石墨烯是一种具有罕见性能的单层原子层碳材料,2018年被国际认可并列入《国际材料科学与工程术语》,是一种具有重要的基础理论和应用价值的新型功能性材料,其中很多应用前景令人振奋。
石墨烯技术产业目前在材料、仪器、制造及设备、电子零部件、电池及储能、高速隧道及地下管道、建筑材料、生物医疗、海洋技术、传感器、汽车行业有着广泛的应用,同时在比较早期石墨烯的发展过程中,我国石墨烯技术产业也取得了突飞猛进的发展,2018年我国石墨烯行业综合市场规模已达20.2亿元,2019年市场规模仍在持续上升的态势,预计到2020年市场规模将超过50亿元。
然而,石墨烯技术产业仍面临着系统性发展困境。
从制造过程中质量控制、研发石墨烯应用遇到的基础科学未解决问题以及国内产业链发展缓慢等方面,已经明显阻碍了石墨烯产业的发展步伐。
针对石墨烯技术产业这些发展困境,其发展建议如下:(1)推动到产业化。
政府应支持石墨烯在基础理论与原材料研发、应用领域的技术和工艺的创新,加快现有石墨烯关键材料、设备和半成品行业的企业化、产业化发展。
(2)发展价值链。
不断优化我国石墨烯的价值链结构,加快从原料到半成品到成品的转化过程,研发先进的端到端解决方案。
(3)建立发展团队。
着力培养高端石墨烯技术研发人才,建立专业服务团队,加强市场营销服务,以实现石墨烯技术及应用的深入开发和实践。
总的来说,石墨烯技术的发展潜力巨大,政府需要继续支持其在基础理论与原材料研发、应用领域的技术和工艺的创新,培育多元发展团队,极大地提升石墨烯产业资源整合能力,最终让石墨烯技术得以全面应用。
石墨烯行业发展历程

石墨烯行业发展历程石墨烯是一种由碳原子构成的二维材料,具有出色的导电性、热导性和机械性能,被公认为是材料科学的突破性发现。
下面将简要介绍石墨烯行业发展历程。
石墨烯的发现源于2004年的一项重要科学研究。
英国曼彻斯特大学的科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫等人在实验中使用胶带剥离法成功剥离出了最早的石墨烯薄片,并发现了石墨烯的独特性质。
这项研究成果于2004年发表在《科学》杂志上,引起了国际学术界的极大关注和热议,被认为是材料科学的重大突破。
自石墨烯发现后,全球范围内的科学家和工程师投入了大量的研究工作,以探索石墨烯的潜在应用领域。
石墨烯的导电性能使其在电子器件领域具有巨大的应用潜力。
石墨烯可以制备成柔性的薄膜电子器件,如柔性显示屏、柔性太阳能电池等。
石墨烯的高导热性也使其被广泛应用于热管理领域,如散热材料、高效热导材料等。
此外,石墨烯还具有优异的力学性能,可以用于制备轻量、高强度的材料,如复合材料、强化材料等。
在石墨烯的研究和应用过程中,科学家们面临了许多技术难题。
例如,如何大规模制备石墨烯薄片、如何控制石墨烯的结构和性质、如何将石墨烯与其他材料结合等。
经过多年的研究和探索,科学家们逐渐攻克了这些技术难题,并取得了一系列重要的科研成果。
随着石墨烯技术的不断进步,石墨烯产业逐渐开始崛起。
全球范围内涌现了大量的石墨烯技术企业和创业公司。
这些企业通过自主研发或技术引进,推动了石墨烯产业的快速发展。
目前,石墨烯已经得到了广泛应用。
石墨烯薄膜在电子、光电、能源等领域具有重要的应用前景。
石墨烯复合材料可以用于航空航天、汽车制造等高端领域。
此外,石墨烯还可以应用于生物医药领域,如石墨烯纳米药物传输系统、石墨烯生物传感器等。
然而,石墨烯产业的发展也面临一些挑战。
首先,石墨烯的制备工艺相对复杂,制备成本较高,限制了其规模化生产。
其次,石墨烯在某些应用领域的商业化进程较慢,市场需求尚未完全释放出来。
石墨烯的研究与应用综述、产业现状

石墨烯的研究与应用综述一、石墨烯的结构与特性石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料,是最薄的二维材料,单层的厚度仅0.335nm。
石墨烯可塑性极大,是构建其他维数碳材料的基本单元,可以包裹成零维的富勒烯结构,卷曲成一维的碳纳米管,以及堆垛成三维的石墨等。
石墨烯的理论研究已有60多年的历史,但直至2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,利用胶带剥离高定向石墨的方法获得真正能够独立存在的二维石墨烯晶体,二人因此荣获2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯具有一些奇特的物理特性:导电性极强:石墨烯中的电子没有质量,电子的运动速度能够达到光速的1/300,是世界上电阻率最小的材料。
良好的导热性:石墨烯的导热性能优于碳纳米管和金刚石,单层石墨烯的导热系数可达5300瓦/米水度,远高于金属中导热系数高的银、铜等。
极好的透光性:石墨烯几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光,并使所有光谱的光均匀地通过。
超高强度:石墨烯被证明是当代最牢固的材料,硬度比莫氏硬度10级的金刚石还高,却又拥有很好的韧性,可以弯曲。
超大比表面积:石墨烯拥有超大的比表面积(单位质量物料所具有的总面积),这使得石墨烯成为潜力巨大的储能材料。
石墨烯特殊的结构形态,具备目前世界上最硬、最薄的特征,同时具有很强的韧性、导电性和导热性,这些极端特性使其拥有巨大发展空间,应用于电子、航天、光学、储能、生物医药、日常生活等大量领域。
二、石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法主要有机械法和化学法2种。
机械法包括微机械分离法、取向附生法和加热碳化硅法;化学法包括外延生长法、化学气相沉积法与氧化石墨还原法。
微机械分离法是直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来,可获得高品质石墨烯,且成本低,但缺点是石墨烯薄片尺寸不易控制,不适合量产;取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯,石墨烯性能令人满意,但往往厚度不均匀;加热碳化硅法能可控地制备出单层或多层石墨烯,是一种新颖、对实现石墨烯的实际应用非常重要的制备方法,但制备大面积具有单一厚度的石墨烯比较困难。
2024年石墨烯报告研究

2024年石墨烯报告研究•石墨烯概述与基本特性•2024年石墨烯市场现状及趋势分析•石墨烯在能源领域应用研究进展•石墨烯在生物医学中应用前景探讨目•石墨烯在复合材料中增强作用研究•挑战、机遇与政策建议录石墨烯概述与基本特01性石墨烯定义及结构石墨烯定义石墨烯是一种由单层碳原子以sp2杂化方式形成的二维材料,具有蜂窝状晶格结构。
结构特点石墨烯的每个碳原子通过σ键与相邻的三个碳原子连接,形成稳定的六边形结构;剩余的π电子形成离域大π键,赋予石墨烯优异的电学和热学性能。
电学性能石墨烯具有零带隙半导体特性,载流子迁移率高,电导率高。
热学性能石墨烯具有极高的热导率,优于大多数已知材料。
力学性能石墨烯的强度极高,是已知材料中强度最高的之一。
化学稳定性石墨烯具有较高的化学稳定性,但在特定条件下可发生化学反应。
基本物理和化学特性利用胶带反复剥离石墨片层,得到单层或多层石墨烯。
机械剥离法在高温下,利用含碳气体在金属基底上分解生成石墨烯。
化学气相沉积法(CVD )通过化学方法将石墨氧化成氧化石墨,再还原成石墨烯。
氧化还原法利用溶剂与石墨之间的相互作用力,将石墨剥离成单层或多层石墨烯。
液相剥离法制备方法简介石墨烯可用于制造高速、高灵敏度的电子器件,如晶体管、传感器等。
电子器件能源存储与转换复合材料生物医学石墨烯可用于制造高性能的电池、超级电容器等能源存储器件,以及燃料电池等能源转换器件。
石墨烯可与其他材料复合,提高复合材料的力学、电学、热学等性能。
石墨烯可用于生物医学领域,如生物成像、药物输送、组织工程等。
应用领域概览2024年石墨烯市场02现状及趋势分析全球市场规模与增长趋势市场规模根据研究数据,2024年全球石墨烯市场规模已达到数十亿美元,并且呈现出快速增长的态势。
增长趋势随着石墨烯制备技术的不断成熟和应用的不断拓展,预计未来几年全球石墨烯市场将继续保持高速增长,年复合增长率有望达到20%以上。
中国作为全球最大的石墨烯生产国,中国在石墨烯领域的研究、开发和产业化方面取得了显著进展,已形成了完整的产业链和庞大的市场规模。
石墨烯行业 产业政策

石墨烯行业产业政策石墨烯是一种新型的碳材料,具有优异的导热、导电等特性,被誉为21世纪的“黑金”。
我国政府对石墨烯行业的发展十分重视,出台了一系列政策以推动石墨烯产业的发展。
本文将从政策支持、技术研发、产业培育等方面进行详细阐述,以期帮助读者更深入了解我国石墨烯产业的政策环境。
一、政策支持1.出台《石墨烯产业发展规划》,明确发展目标和方向。
2.设立专门的石墨烯产业基金,支持行业创新和发展。
3.加大财税政策扶持力度,给予税收优惠和补贴。
二、技术研发4.加强石墨烯基础研究,提升技术水平。
5.支持企业和研究机构开展合作研发,促进技术成果转化。
6.加大对技术创新的投入,提高产业竞争力。
三、产业培育7.建立健全的石墨烯产业体系,完善产业链条。
8.加强石墨烯标准化工作,提升产品质量和竞争力。
9.促进石墨烯企业国际化发展,拓展市场空间。
四、市场需求10.鼓励政府采购石墨烯产品,拉动市场需求。
11.支持石墨烯产品在新能源、新材料等领域的应用。
12.加强市场监管,规范石墨烯产品生产和销售。
五、人才培养13.设立石墨烯专业,培养更多专业人才。
14.支持人才流动,促进技术创新和产业发展。
15.鼓励科研机构和企业合作,加强人才培训。
六、国际合作16.积极参与国际石墨烯标准制定,提升国际话语权。
17.加强与国外企业和机构的技术合作,推动产业发展。
18.加强知识产权保护,保障我国石墨烯企业的创新成果。
七、技术转化19.支持石墨烯技术转移与推广,促进技术成果应用。
20.推动科研院所和企业合作,将研究成果转化为市场产品。
21.加大对技术推广应用的支持力度,提高市场渗透率。
八、政策法规22.制定石墨烯行业准入门槛,规范企业生产行为。
23.强化政府监管,加强对石墨烯产品质量监测。
24.加强对环境保护和安全生产的监督,做好产业安全管理。
九、投资环境25.优化石墨烯产业投资环境,吸引更多资金投入。
26.支持石墨烯企业上市融资,拓宽融资渠道。
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石墨烯产业发展研究报告2016年目录第一章石墨烯概述 (1)一、石墨烯定义 (1)二、石墨烯主要特性 (2)三、石墨烯应用领域 (3)第二章全球石墨烯政策及研究进展 (12)一、全球主要国家石墨烯政策及研究成果 (12)二、中国石墨烯产业政策 (15)三、中国科研进展 (18)第三章石墨烯产品及制备工艺 (19)一、石墨烯制备工艺 (19)二、石墨烯产品 (22)第四章中国石墨烯行业发展现状 (26)一、石墨烯产业逐渐集群化,配套逐渐完备 (26)二、石墨烯产业链整合拉动上游石墨加工行业 (28)三、石墨烯产业链已经逐渐步入了规模化应用阶段 (29)四、金融资本积极介入石墨烯领域 (31)五、石墨烯企业盈利困难,四大瓶颈制约产业化 (33)第五章石墨烯锂电池行业发展情况 (35)一、石墨烯电池发展前景广阔 (35)二、石墨烯电池三大产业化方向 (36)三、石墨烯电池导电浆料率先产业化 (37)四、石墨烯电池产品仍存提升空间 (38)五、石墨烯电池的国内外市场格局 (39)第六章石墨烯专利分析 (41)一、石墨烯专利趋势 (41)二、重要专利申请人 (43)三、中国石墨烯专利分析 (45)第七章中国石墨烯行业前景展望分析 (48)一、产业规模预测 (48)二、产业发展前景及路径 (49)第八章石墨烯行业重点企业 (62)一、昊鑫新能源 (62)二、超威动力 (63)三、华高墨烯 (64)四、第六元素 (66)五、二维碳素 (68)六、凯纳股份 (71)七、中国宝安 (73)八、中超控股 (74)九、东旭光电 (75)十、烯碳新材 (76)十一、悦达投资 (78)十二、华丽家族 (79)第一章石墨烯概述一、石墨烯定义石墨烯又称单层石墨片,是一层密集排列在六角型呈蜂巢晶格上的碳原子所构成的薄膜,其不仅是目前世界上已知的最薄材料,其厚度仅为0.334nm,还是当前唯一发现的二维自由态原子晶体。
自2004年,英国曼彻斯特大学安德烈·海姆率领的研究团队通过“撕胶带”的方法获得单层石墨烯以来,世界各国掀起了持续的研究与开发热潮。
目前学术界对石墨烯的研究仍然集中在对单层石墨烯的性能表征和应用上,严格单层石墨烯的制备和表征仍是非常大的难题。
而产业推广则以石墨烯应用产品为主,以最终产品的性能为导向,两者有很大区分。
严格意义上,单层的石墨烯才被称为“石墨烯”,其大部分优异的物理特性只有保持在纳米层级上才能有所体现。
根据石墨烯层数的不同,其表现出来的特性将发生急剧的变化。
以强度为例,1mm 厚的石墨包含约300万层的石墨烯,但石墨的强度绝对不是石墨烯强度的简单叠加。
从微观特性到宏观应用的过程,是石墨烯产业化应用必须面对的问题之一。
实际制备过程中,石墨烯并不是严格单层。
按层数分类,其可分为:单层石墨烯、双层石墨烯和少层石墨烯;按产品形态可分为石墨烯薄膜、粉体、微片。
单层石墨烯是指碳原子仅在二维平面以六角蜂巢结构排列构成严格单层碳材料;双层石墨烯是指由两层碳原子周期性地以不同堆垛方式排布构成的二维碳材料;少层石墨烯是指由3—10层碳原子以六角形蜂巢结构周期性紧密堆积成的二维碳材料;石墨烯层数超过10层后,性质接近薄层体石墨。
石墨烯在层数、产品形态上的差异也决定了石墨烯在电子材料领域、能源领域、散热领域、涂料领域等的不同应用。
目前,大多数被实际使用的石墨烯材料是一个统计学的概念,一般情况下定义碳原子层在1—10层以内即为石墨烯材料。
产业应用以添加了石墨烯的最终成品的形式推广,而非原始的石墨烯原材。
二、石墨烯主要特性石墨烯的不同尺寸都有着独特的性能,在相关应用领域也都有着广阔的前景。
纳米尺寸的石墨烯具有与众不同的光、电、磁、热、力学等特性;片状石墨烯由于传导结构特殊,在电、热传导方面具有很大的优势。
随着研究的深入、科技手段的进步,其性质和应用范围也不断拓展,在诸如催化、储氢、海水淡化、癌症治疗领域进展颇丰。
➢稳定的晶格结构使石墨烯成为已知最薄二维材料的同时还是目前强度最大的材料,拉伸模量和本征强度分别为1000和130GPa。
柔韧性非常好,可以随意弯曲、折叠或者像卷轴一样卷起来。
➢石墨烯还拥有优异的电学性能,其电子运动速度达到光速的1/300,常温下电子运动受干扰小,不易散射,传输速度、传输质量能得到大幅度提升,且其电子是以恒定速率传递的,载流子迁移率在所有导体中是最大的,室温下可达到1.5×104 cm2/ Vs。
➢石墨烯属于零带隙半导体,具有完美的量子隧道效应、室温半整数量子霍尔效应和二极电场效应等。
➢出众的导热性能,石墨烯自身导热系数达到5300W/m·K,是室温下导热最好的材料,不仅比过去常用导热材料银、铜高出不少,甚至超过碳纳米管、石墨碳素材料,加之石墨烯轻薄的特性,其有望成为划时代的散热材料。
➢独特的光学性能,石墨烯特殊的导带、价带零带隙结构使得单层石墨烯对光的吸收率仅为2.3%,且对任何波长都有效,打破了目前常用半导体化合物如砷化镓等的吸收带仅在可见光和近红外端的限制。
在激光、光纤、超快光子材料领域有广泛的应用空间。
图表1:石墨烯的特性三、石墨烯应用领域石墨烯具备优良的电学性能、机械性能、光学性能和高比表面积,目前已知的应用领域包括电子器件领域、能源领域、环保领域以及金属制品电磁防护、防腐涂料、导电油墨等。
图表2:石墨烯应用领域(一)电子器件领域石墨烯在电子器件领域主要用作散热材料、柔性触控屏材料、传感器材料和芯片材料等。
图表3:石墨烯在电子器件领域应用场景1、应用于散热材料石墨烯所具有的快速导热特性与快速散热特性使得石墨烯成为极佳的散热材料,可用于智能手机、平板电脑、大功率节能LED照明、超薄LCD电视等散热。
石墨烯是传统石墨散热膜的理想替代材料。
传统的石墨散热技术由于石墨的高导热性能以及相对廉价易生产得到了广泛的应用,包括iPhone、LG、小米、中兴等许多品牌都手机上都应用了石墨散热这一技术。
随着市场对芯片处理速度要求越来越高,大频率芯片及大功率电池成为了智能手机和平板电脑的必然选择,这也开启了导热性能更好的石墨烯散热薄膜的发展空间。
此外石墨烯散热片还可制成柔性材质,更加符合电子产品对散热材料的要求。
2、应用于柔性触控屏石墨烯几乎完全透明,导电性能卓越,而且碳原子的连接十分柔韧,可以用于制作透明导电膜、柔性材料,应用于柔性电容触摸屏、OLED面板、柔性LCD面板等。
石墨烯触控屏性能优异,有望替代ITO。
目前通用的触控屏使用氧化铟锡(ITO)为原料,在目前使用的触摸屏中,ITO占据了40%左右的成本。
在产品性能上,石墨烯具有更优异的透明性(只吸收2.3%的光)、更出色的导电性能以及ITO所不具备的强韧性(可弯曲,拉伸20%仍不断裂)。
在产品生产方面,稀有金属的铟作为ITO导电膜的原料,存在供需紧张的风险。
目前石墨烯触控屏成本高于ITO,随着石墨烯成本降低、柔性技术的逐步推广,或将逐步取代ITO。
已有多家企业实现从柔性屏到多点触控柔性屏的突破。
以石墨稀材料技术制作的柔性触摸屏可让不规则或弧形的移动设备实现先进的多点触控功能,如韩国三星和兰石科技均宣布制成了石墨烯可折叠显示器、常州二维碳素实现了大规模石墨烯透明导电薄膜生产线的投产。
3、应用于传感器石墨烯适用于制作高灵敏度应力传感器。
石墨烯不但具有纳米尺寸,而且还具备准连续特点,这种准连续的纳米石墨烯薄膜可转移到柔性衬底上,制作柔性、透明的高灵敏度应力传感器,进而应用于人造电子皮肤等领域。
并且由于石墨烯传感器稳定性强、体积小,制成的石墨烯电子皮肤厚度小,可被黏在手指上检测关节活动;诺基亚和中科院物理所等均已宣布在石墨烯电子皮肤中取得进展;应力测量范围超过30%,灵敏因子提高到500以上。
4、应用于芯片材料石墨烯在半导体材料中的应用属于高级应用,目前仅少数顶尖公司具备该项研发生产能力,其中技术领先的企业是韩国三星和美国IBM。
石墨烯做的晶体管具有更高的效率,更快的运行速度并且能耗更低:效率高稳定性好。
目前集成电路晶体管普遍采用硅材料制造;但当硅材料尺寸小于10纳米时,硅晶体管的稳定性将没有保障。
而石墨烯高度稳定,即使切割成1纳米宽的元件仍能够保持性能。
电子迁移速度极快(室温下可达20万cm/V·s,是硅的100倍):石墨烯的运行速度可达太赫兹,可以运行在比硅电路高得多的频率上,如100GHz甚至1THz。
而在现有材料和技术条件下,产生4GHz以上的频率难度都相当高。
(二)能源领域石墨烯在能源领域主要有以下方向的应用研究:锂电池。
基于石墨烯优良的电学和化学特性对锂电池材料进行改进,通过使用石墨烯或石墨烯复合材料提升电池的能量密度、功率密度或缩短充电时间;利用石墨烯的力学性能制作柔性基体使得锂电池具备弯折、拉伸,甚至扭曲、折叠等功能。
超级电容。
研究人员希望利用石墨烯高能量密度等特性制成应用于电动汽车领域,储能量大、充电快的石墨烯“超级电池”,以及超级电容器。
1、应用于锂电池石墨烯及其复合材料可应用于锂离子电池的正极材料、负极材料、导电浆料等。
目前已有多家公司进行石墨烯在锂电池的应用拓展,石墨烯在锂电池正极材料导电添加剂方面已经量产。
石墨烯负极材料能够提高负极锂电池理论比容量和倍率性能。
石墨烯是由单层碳原子紧密排列构成,比表面积大,其理论比容量为740-780mAh/g,为传统石墨材料的2倍多;石墨烯的孔道结构使得锂离子在负极材料中的扩散路径比较短,有效提高电导率;石墨烯优异的机械性能和化学性能使得其复合电极材料具备结构稳定性,能够有效提高电极材料循环稳定性。
锂电池正极材料导电添加剂,显著提高充放电及导电性能。
正极材料导电添加剂是石墨烯锂电池应用中走在产业化最前端的一环,主要障碍是石墨烯分散的均匀性。
宁波墨西等多家单位已宣布推出或计划推出锂电池导电添加剂产品。
石墨烯功能涂层铝箔可有效降低电池内阻。
石墨烯涂覆于铝箔集流体上,形成石墨烯功能涂层铝箔,有助于进一步提升锂电池的综合性能。
以磷酸铁锂电池为例,使用石墨烯涂层铝箔可使电池内阻降低一半,而容量不受损失,同时电池的循环寿命提高20%以上。
2、应用于超级电容器超级电容器在其充放电的过程始终只涉及物理变化,与利用化学反应的电池不同,具有性能稳定、充电时间短、循环次数多、电容量大等特点;在工业控制、风光发电、交通工具、智能三表、电动工具、军工等领域具有非常广泛的应用前景。
但是,超级电容器目前受到电极材料的制约,能量密度普遍低于20wh/kg。
石墨烯可显著提高超级电容器能量密度。
石墨烯本身具备超大的比表面积(2600 m/g),应用于超级电容器电极能显著提高储能密度,在实验室阶段其储能密度可达170 Wh/kg,与铅酸电池接近,是超级电容器的理想电极材料。