2018年石墨(mò)烯工業最新(xīn)研究報告(gào)
2018年石墨(mò)烯(xī)工業最新研究報告
石墨烯是(shì)一種二維碳納米材料,由碳原子在SP2雜化軌(guǐ)道(dào)上與六角形蜂窩點陣結合(hé)而成。它是(shì)目前已知的最薄最硬的納米材料。它具有超薄、超輕、超柔韌、超高強度、超強導(dǎo)電性、優異的導熱性和透光性。它集光性好、導熱性高(gāo)、電子遷移率(lǜ)高、電阻率低等優點於一身,機械強度高、性能優異,在電子、光學、磁學(xué)、生物醫學、催化(huà)、儲能、傳感器等領域具有(yǒu)廣泛而巨大的(de)應用潛力。它是引領未來(lái)高科技競爭的超級材料,被譽為黑金和新材料之王。
粉末生產的常(cháng)用方法(fǎ)有機械剝離(lí)法(fǎ)、氧化(huà)還原(yuán)法、SiC外延法和化學氣相沉積法(fǎ)(CVD),2018年3月(yuè)31日,我國第一條石墨(mò)烯基有機太陽能光伏器件(jiàn)全自動生產線在山東菏澤投產。該項目主要生產基(jī)於石墨烯的有機太陽能電(diàn)池(石墨烯OPV),可以在低光下發電。石墨(mò)烯作(zuò)為一(yī)種新型的二維納米材料,在電(diàn)子信息、新材料、新能源、生物醫學、環境保護、環境保護等領域有著巨大的潛力和(hé)革命性的變(biàn)化。等等。許多國家和跨(kuà)國企業都在石墨烯(xī)的研究、開發、生產和應(yīng)用上投入了巨資,以搶占工(gōng)業製高(gāo)點。
上(shàng)遊石墨資源:石墨是一種(zhǒng)各向異性的碳元素,柔(róu)軟、黑灰色、油(yóu)膩,可(kě)汙染紙(zhǐ)張,莫氏硬度為1-2,一般分為致密結晶石墨、片狀石墨、隱晶質石墨。
我國石墨資源豐(fēng)富,有(yǒu)支持新興產業發展的資(zī)源基礎,但高水平、高質量的資源較少。結晶石墨資源(yuán)儲量僅占3.8%,平均固體碳為7.4%。大型結晶石墨的比例(lì)僅為(wéi)15.9%。我國石墨初(chū)級產品出口價格低,高端(duān)產品進口價格高,進出口價格差異很大,導(dǎo)致石墨資源低價流(liú)失。
中遊石墨(mò)烯粉:目前國內采用汽(qì)提法生產的石墨烯年產量至少(shǎo)1000噸,成本相對較低,但質量較差,不(bú)存(cún)在所謂的優質低價。
中(zhōng)遊石墨烯(xī)薄(báo)膜:通常采用化學氣相沉積法製備。經高溫層(céng)層生長。現(xiàn)在我國的年產量可(kě)以達到(dào)數百(bǎi)萬噸。石墨烯薄膜質量一般(bān)較高,價格昂(áng)貴,目前主要應用於消費電子領域,覆(fù)蓋柔性顯示屏、壓力控(kòng)製、導熱膜、超級電(diàn)容器等子領域。
中遊石墨烯纖維:納米氧化石墨烯片可用於大(dà)石墨烯纖維的紡織(zhī)生長,可達小米(mǐ),製備的纖維不僅強度高,而且韌(rèn)性好。它們可用於製備室(shì)內加熱纖維和製作功能性服裝。它們也(yě)是實現石墨烯軟電池(chí)應用的關鍵材料。
隨著批量生產的逐步突破(pò)和大規模問題(tí)的出現,石墨烯(xī)的工業(yè)應(yīng)用正(zhèng)在加速。根(gēn)據現有(yǒu)的研究成果,第一個實現商業應用的領域可能是(shì)移動設備(bèi)、航空航天(tiān)、新能源電池。
石墨烯可用作化學傳感器。這一過程主要是通過石墨烯的表麵吸附來完成的。根據(jù)一些學者的研(yán)究,石墨烯化學檢測器的靈敏度可以與單分子檢測的極限相比(bǐ)較,石墨烯獨特的二維結構使其對周圍環境(jìng)非常敏(mǐn)感,是一種理想的電化學生物傳(chuán)感器材料。石墨烯生物傳感器對檢(jiǎn)測藥物中的多巴胺和(hé)葡萄糖具有良好的靈(líng)敏度。
由於石墨(mò)烯結構的高穩定性,石墨烯可用於製造晶體管,這(zhè)種晶體管仍(réng)能在接近單原子的尺度下穩定工作(zuò)。相反,矽晶體管在大約10納米的尺度下會(huì)失去穩定性,而石墨烯晶體管可以在非常高的頻率下工作,因為快速的(de)響應速(sù)度(dù)。例如,IBM在2010年2月宣布將(jiāng)石墨烯晶體管的工作(zuò)頻(pín)率提高到100GHz,超過同樣尺寸的(de)矽晶體管。
柔性顯示屏在消費電子產品展覽會上引起了人們的廣泛關注,成為未來移動設備顯示(shì)屏的發展趨勢,柔性顯示屏(píng)在未來有著廣(guǎng)闊的市場,石墨(mò)烯作為基礎材料有著廣闊(kuò)的前景,韓國研究人員研製出了首款柔性透明顯(xiǎn)示屏。由多層石墨烯和玻璃纖(xiān)維聚酯基板製成的複(fù)合材料(liào)。韓國三星和韓國雙京灣大學的研究人員在(zài)63厘米寬的(de)柔性(xìng)透明玻(bō)璃纖維聚酯板上製作了一(yī)塊電視大小的純石墨烯。他(tā)們(men)說這是迄今(jīn)為止最大的石墨烯塊。然後他們用(yòng)石墨烯塊來製作一(yī)個靈活的觸摸屏。研究人員(yuán)說,理論上,人們可以卷起智能手機,像鉛筆一樣把它們(men)釘在耳朵後麵(miàn)。
新能源電池也是石墨烯最(zuì)早(zǎo)的重要(yào)商業領域之一,麻省理工學院成功開發了一種具有石墨烯納米塗層的柔性光(guāng)伏電池板,大大(dà)降低了製造透明可變形太陽能電池的成本。這種電池可(kě)用於夜視鏡、相機等小型數字器(qì)件中,另外,石(shí)墨烯超級電池的(de)成(chéng)功研發也解(jiě)決了新能源汽車電池容量不足、充電時間長的問題,極大地加速了新能源電池工業的發展。本係列研究(jiū)成果為石墨烯在新能(néng)源電池工業中的應用鋪平了道路(lù)。
石墨烯過濾器比其他脫鹽(yán)技術使用得更多。當水中的石墨烯氧(yǎng)化膜與水緊密接觸時,它可以形成約(yuē)0.9納米寬的通道,比這個尺寸小的離子或分子可(kě)以快速通過(guò)。石墨烯膜中毛細通道的尺寸可以通過機械手(shǒu)段進(jìn)一步壓縮。控(kòng)製孔隙(xì)大小,有效過濾海(hǎi)水中的鹽。
石墨烯具有重量(liàng)輕、化學穩定性高、比表麵積大等優(yōu)點,是儲氫材料的最佳候(hòu)選材料。
由於石墨烯具有高導電性、高強度(dù)、超薄性等特點,在航空航天和(hé)軍事工業領域的應(yīng)用(yòng)優勢也十分突出,2014年(nián),美國宇航局研製了(le)用於航空航天應用的石墨烯傳感器,可以(yǐ)探測地球上層大氣中的微量元素和結構定義。石墨(mò)烯還將在超輕型飛機材料等潛在應用中發揮更重要的作用。
石墨烯(xī)作為一種新型的光敏元件,通過(guò)其特殊的結構,有望比(bǐ)現有的CMOS或CCD提高數千倍的光敏性,能耗僅為10%,可用於監(jiān)視和衛星成像領域,也可用於相機和智能手機。
石墨烯(xī)基複合材料是石墨烯應用領域的一個重要研究方向。它們在儲能、液晶器(qì)件、電子器件、生物材料、傳感材料和催化劑載體等方麵具有優異的性(xìng)能,具有廣闊的應用前景。目前,石墨烯複(fù)合材料的研究主要集中在石墨烯聚合物複合材料(liào)和(hé)石墨烯基無機納米複合材料上。隨著石墨烯研究的不斷深入,石墨烯增強材料在體金屬(shǔ)基(jī)複(fù)合材(cái)料中的應用越來越受到重視,石墨烯基多功能聚合物複合材料(liào)和高強度多孔陶瓷增強了複合材料的許多特(tè)殊性能。
石墨烯被用於加速人骨髓間充質幹(gàn)細(xì)胞的(de)成(chéng)骨分化和在碳化矽上製備外延石墨烯生物傳感器,同時(shí),石墨烯可作為神(shén)經界麵電極而不改變或破壞信號強(qiáng)度或瘢(bān)痕組織形成等性能。由於電極(jí)的柔韌(rèn)性、生物相(xiàng)容性和導電性,E電(diàn)極在體內比鎢或矽電極穩定得多(duō),氧化石墨烯在抑製大腸杆菌生長方麵非常有效,不會對人體細胞造成傷害。
目前,世界上(shàng)已有80多個國家投資於石墨烯(xī)的研發(fā)和生產,美國、歐盟、日本和韓國已經發(fā)布或資助了(le)一係列(liè)相關(guān)的研究項目和(hé)項目,特別是歐盟製定了石墨烯旗艦(jiàn)計劃,計劃進行投資。新台幣10億元(yuán)。不僅如此,IBM、英特爾、陶氏化學、三星等國際知名跨國企業已將石墨烯及其應用技術作為長期戰略發(fā)展方向,而且還有一大批專門(mén)從事(shì)石墨烯研發、生產和(hé)銷售的機構和企(qǐ)業。應用程序已(yǐ)經出現。
在各國(guó)政府和(hé)企業的積極投入下,石墨烯的研究進展迅速,據數據顯示,石墨烯是世界上最薄、最硬的材料,自2010年以(yǐ)來,在世界範圍內(nèi)掀起了一場(chǎng)研究和開發熱潮。專利申請數量繼續大幅增長,2017年達到13240件,熱值至今未下降(jiàng)。
就不(bú)同(tóng)國家而言(yán),石墨(mò)烯在世界(jiè)上的相關研究成果主要集中在以(yǐ)英國(guó)、法國和德國(guó)為代表的歐洲、以中國、日本和韓國為代表的東亞、以美國為主導的北美,其中中國是第一個技術(shù)發明國,其專利被接受。ance遠遠領先於其他國家/地區,占總數的58%。韓國、美國和日本也是(shì)這項技術的主要(yào)發起國。
然而,從技術生命(mìng)周期(qī)的角度看,石墨烯工業正處於概念引進期,工業化的前期突破,並(bìng)正(zhèng)從實驗室走向工業化,目前,功能性塗料、複合材料、電(diàn)極(jí)材料、結構REI等低端產品正在向工業化方向(xiàng)發展。以石墨烯粉末(體)為原料的強化材料已初步工業化,但(dàn)其規模(mó)小、技術含(hán)量(liàng)低、附加值低,而以石墨烯薄膜為原料的(de)高端(duān)產品,如(rú)微電子材料、顯示膜材料,要麽在實驗室階段,要麽在實驗室階段。試點階段,短期內難以實現工業化。
一般來說,石墨烯作為一種新材料,從發現到大規模應用,是一個循序漸進的過程,不能一蹴而就。它需要遵(zūn)循物質材料器具使(shǐ)用規律和(hé)新興產業發展規律。
目前,各國的扶(fú)持政(zhèng)策大多集中在石墨烯的中遊產業鏈上,歐(ōu)美等發達國家的早期扶持政策主要集中在石墨烯的基礎研究(jiū)和高端應用產品(pǐn)的開發上,未來5-10年內,隨著石(shí)墨烯產業鏈的加速發展(zhǎn),隨著石墨烯產(chǎn)業鏈的不斷完善,石墨烯產業鏈的發展也在加速。隨著石墨烯產業化和市場價值的不斷攀升,政府將進(jìn)一步加大對石墨烯下遊應用的政策支持,以促進石墨烯產業化的發展,可以預見,隨著石墨烯製備技術的逐步成熟和應用研究的逐步擴大,石墨(mò)烯產業(yè)化的前(qián)景將更加廣闊。H和發展,在各國政府和企業的(de)大力推動下,研發成果的轉化和產業(yè)化將(jiāng)快速發展。
從市場規模看,世界石(shí)墨烯年生產能力已達100噸。行業預計未來5-10年(nián)石墨(mò)烯(xī)年產能將達到1000噸,據鋰電大學統計,2015年全球石墨烯市(shì)場約453萬美元,到(dào)2020年預計達到3.85億美元,到(dào)202年預計達到21.03億(yì)美元。5。
我國石墨烯工業企業在小企業和初創企業中所占比重較大,而大中型(xíng)企業數量相對較少(shǎo),隨著石墨烯產業(yè)化的推進,小企業比重不斷提高,中型企業規模發展也不斷(duàn)加快。加強。截至2017年12月(yuè)底,已有4800多家企業在石墨烯相(xiàng)關業務部門注冊。
國內石墨烯企業參與了石(shí)墨烯薄膜、粉體、漿體(tǐ)的(de)製備及下遊應用,其中石(shí)墨烯應用環節的(de)企業數量(liàng)最多,占39%;石墨烯研發環節的企業(yè)數量第二(èr),占19%;技術指標占比第二。服務和準備環節也在(zài)10%以上,其他環節也(yě)在10%以下。
從空間上看,我國石墨烯企業大多分布(bù)在上海、江蘇(sū)、浙江、福(fú)建、廣東等東南沿海地區,特別是長三角地區,其次是四川盆地和(hé)山(shān)東省。此外,天津、山西、內蒙(méng)古等地也分布較緩,基本形成了長三角(jiǎo)作為集聚區等碎片化發展的產業格局,其中(zhōng)無錫(xī)、常州、德陽、重慶(qìng)、上海等地形成了(le)初步規模(mó)的石墨烯產(chǎn)業集群。
2015年,國(guó)務院發布《中國製造2025》,部署石墨烯工業中長(zhǎng)期發展道路,到2020年,石墨烯(xī)工業規模製備、電化學儲能、印刷電子、航空航天輕高強複合材料、海洋(yáng)工程(chéng)防腐等應用技術水平達到。n個領域達(dá)到國際領(lǐng)先水平(píng),相關產品性能大(dà)幅提升,形成十億美元的產(chǎn)業規模;到2025年,優質石(shí)墨烯粉末年產量達到1萬噸以上,薄膜年產量達(dá)到(dào)1億平方米(mǐ),達到8英寸石材(cái);批量生(shēng)產石墨烯芯片的研製突(tū)破了石(shí)墨烯在電子信息領域應用的技術瓶(píng)頸,整體工業規(guī)模突破1000億元。2020-2025年電動(dòng)汽(qì)車鋰電池(chí)石墨烯(xī)基電極(jí)材料規模達到1萬噸(dūn),海洋工程石墨(mò)烯基防腐塗料10萬(wàn)噸(dūn),柔(róu)性(xìng)電子石墨烯薄膜10萬平方米。
石墨烯(xī)產業前景廣闊,關(guān)聯企業數量逐(zhú)年增加,據統計,截至2017年底,我國石墨烯關聯企業超過4800家,2017年新增企(qǐ)業達到1093家,這些企業主要涉及研究開發、預開發、預開發等方麵。石墨烯的分(fèn)離、銷售和應用。
石墨烯的製備技術不斷突破,美國能源部阿貢國家實驗室(argonne national laboratory)開(kāi)發了一種以金(jīn)剛石為基體的超高速(sù)化學氣相沉積(cvd)製備單晶石墨烯的(de)新技術,大大降低了石墨烯薄膜的成本。中國、北(běi)京大學和香港理工大學合(hé)作,通過改進化學氣相沉積技術(shù)來提高石墨(mò)烯單晶薄膜的生長速度。最近,日本研究人員開發了一種低溫(wēn)CVD方法,在塑料或二(èr)氧化矽基片上直接生(shēng)長石墨烯,以避免在單晶體中可能發(fā)生的損傷。TAL薄膜轉移,預計2018年(nián)將出現新的石墨烯製備(bèi)技術,進一步提高石墨烯產品(pǐn)收率,降(jiàng)低製備成本是一種趨勢。
石墨烯粉末通常是由石墨製(zhì)備的,但石(shí)墨(mò)烯原料(liào)開始呈現多樣化(huà)的趨勢,除了傳統的(de)石墨原料(liào)外,新開發的石墨烯微芯片還(hái)具有多種原材料,包括豆油、廢生物質等原材料,石墨(mò)烯原料的多樣化。預(yù)計將提高原材料的可(kě)用性,降低原材料成本,進一步降低石墨烯材料的(de)價格(gé)。
2017年10月,在國家物理實驗室(NPL)的領(lǐng)導下,發布了世界上第一個石墨烯ISO標(biāo)準。該標(biāo)準定義了描述石墨烯和相關二維(wéi)材料不同(tóng)形式的術語,為(wéi)石墨烯(xī)的測試(shì)和驗(yàn)證提供了可執行的依據和標準。同一時期,領先於意大利伊迪什石墨烯(xī)公司Directa Plus和意大利因蘇布裏亞大學也領導了標準石(shí)墨烯生產工藝的開發。2017年2月(yuè),在中國無錫石墨工業發展示範區(qū)舉辦了關於製定石墨烯(xī)國家標準提案的研討(tǎo)會。國內石墨烯(xī)專家就石墨烯的(de)檢(jiǎn)測與表征、一般依據、安全性和產品等46項標準(zhǔn)建議進行了討論。
各國對石墨烯研發(fā)和(hé)產業化的投資和扶持政策不斷升級,除了中(zhōng)國承認(rèn)石墨烯在(zài)十三五等國家規劃中的戰略新興物(wù)質地位和對石墨烯引導基金的持續投資外,許多外(wài)國政府也對石墨烯的研發和產(chǎn)業化給予了大力支持(chí)。自有的工業公司和基金也更加(jiā)重視石墨烯技(jì)術。
更具影響力的機構和投資項目包括阿拉伯聯合酋長國的阿(ā)布紮比未來能源公司(Masdar)和英國創新公司(Innovate UK)在曼徹斯特建立的石墨烯工程創新中心(GeIC),耗資(zī)6000萬英(yīng)鎊。石墨烯(xī)工程創新(xīn)中心預(yù)計將於2018年開始運營。
隨著石墨烯(xī)應用和產業化的不(bú)斷發展,政府、研究和投資機(jī)構討論了2018年石墨(mò)烯支持政策和相關投資的46項標(biāo)準建議。
隨著石墨烯產能的(de)不(bú)斷擴大和價格競爭的激烈(liè),石墨烯的價(jià)格(尤其是石墨烯粉的價格)呈現出持續下(xià)降的(de)趨勢。
在中國,一些物理石墨烯微芯片產(chǎn)品的價格已經降到了每公斤幾到幾十元人民幣。在全球市場上,加拿大的(de)Noxplore還聲稱,通(tōng)過以每公斤10美元的價格推廣(guǎng)高質量的低聚石墨烯粉末來競爭市場。石墨烯價格的下降趨勢(shì)將在(zài)2018年繼續。隨著隨著石墨烯製備技術的(de)進一步完善,原材料的多樣化和原材料價格的降低,以及製備成本的進一步降低,降(jiàng)低石墨(mò)烯材料價格的趨勢可能從(cóng)目前的低端石墨烯材料向高端石墨烯材料延伸。
石墨烯薄膜或石(shí)墨烯微芯片的價格將進一(yī)步(bù)降低。對於(yú)石墨烯薄膜,小尺寸石墨烯薄膜的價(jià)格將迅速下降,而大尺寸石墨烯薄膜仍然是(shì)稀缺產品(pǐn),因此價格將(jiāng)緩慢下降(jiàng)。另一方麵,石(shí)墨烯微芯片(粉末(mò))的價格將繼續下降。趨勢6:應用石墨烯在CPU、芯片等核心電子(zǐ)元器件中的離(lí)子含量將進(jìn)一步提高。
石墨烯已廣泛應用於電子領域,其中石墨烯導電油墨和基於石墨烯的射頻標簽(RFID)正在消費電子和其他電(diàn)子產品市場上出現,未(wèi)來,石墨烯基電磁幹擾屏蔽/靜電防護裝置等技術將日益增多。此(cǐ)外,石墨(mò)烯在CPU和芯片中的應用也引起了許多計算機和電子巨(jù)頭的(de)關注,這些巨(jù)頭將進一步推動其未來的研發進程。
電(diàn)子是石(shí)墨烯最大的應用領域,2017年,除了石墨烯射頻標簽(RFID)、電磁幹擾(rǎo)屏蔽/靜電防護(EMI/ESD)器件的應用外(wài),市場上出現了更多(duō)的石(shí)墨烯電子產品,石墨烯在各種電子市場的發展。節段進(jìn)一步加(jiā)深。
石墨烯電池的研究和開發在現實意義上很難取得突破。以石墨烯(xī)或石墨烯複合材料為電極的石墨烯電池(chí)的(de)研究和開發還有很長的路要走,但(dàn)以石墨烯為散熱材料的鋰離子電池取得了一些突破(pò)。
儲能(néng)是石墨烯的三大應用之一。除了石墨烯材料在導電流體中的應用外,石墨烯材料(liào)的應(yīng)用還擴展到鋰離子電池和電極本身的保護,目前,石墨烯在儲能領域的典型應(yīng)用包括(kuò)華為研究所的(de)石墨烯(xī)電池(chí)保護材料。E和加拿大Grafoid公(gōng)司開發的用於新一代鋰離子電池(chí)電極(jí)保護的石墨烯複合惰性薄膜。石墨烯材料在(zài)儲能領域的應用將在2018年進一步擴大。它還可能在其他儲能產品,包括(kuò)太陽能電池方麵取得突破。
2018年,在石墨烯複合材料領域,石墨烯防腐塗料和石墨烯紡織(zhī)品一直備受關注,目前,石(shí)墨烯材料在紡織品中的應用已經開始(shǐ)商業化,相關案例(lì)包括由世界領先企業Directa Plus和Colmar推出的一款石墨烯增強纖維(wéi)滑雪夾克。丁石墨烯產業在中國,南通強生凱瑞的防(fáng)火紡織品、深圳(zhèn)恩旺科技的石墨烯加熱智能服裝和家紡產品也引起了關注。
石墨烯(xī)防腐塗料已成批發貨,隨著(zhe)石墨烯價格的(de)下(xià)降(jiàng),石(shí)墨烯塗料將從高端塗料市場滲透到中(zhōng)端塗料市(shì)場,從而進一步(bù)確定石墨烯塗料在石墨烯(xī)複合材料(liào)中的領先地位,石墨(mò)烯防腐塗料及圖形的應用乙烯紡織品值得關注(zhù)。
石墨(mò)烯在汽車中的應用(yòng)開始登陸(lù),2017年,英國石墨烯公司海代爾和定製(zhì)超速生產商BAC研製的BAC單石(shí)墨烯增強型跑車在2017年的世界移動大會上亮相,並(bìng)宣布將(jiāng)石墨(mò)烯電解質固態電池用於(yú)高(gāo)速行(háng)駛。Fisker情感電(diàn)動汽車充電。2018年,我們將看到更多的石(shí)墨烯材料用於(yú)輕型車(chē)身結構複合材料(liào)、車輛傳感器、減震和散熱裝置以及動(dòng)力電池(chí)。這些汽車石墨烯產(chǎn)品的商業潛力可能在未來(lái)幾年(nián)逐漸顯現。
博泰石墨是郴州高新技術企業(yè),一直從事石墨原礦(kuàng)開采、石墨深加工、石墨動力電(diàn)池負極材料、石墨烯和核石墨的開發、生(shēng)產和銷(xiāo)售。一直致(zhì)力於促進和發展石(shí)墨相(xiàng)關產業。
特(tè)別(bié)關注(zhù)了球形石墨烯的發展趨勢(shì)。博泰石墨將進一步完善其石墨烯產業鏈。另一(yī)方麵,將繼續創新建(jiàn)設自己的平台,整合(hé)石墨烯上下遊資源,對推動公司石墨烯產業更好發展發揮(huī)重要作用。
長三角地區是我國石墨烯(xī)工業發(fā)展較早的地區,產業鏈也相對完善,依托(tuō)當(dāng)地良好的(de)產業發展平台和完(wán)善的產業發展體係,形成了石墨烯製備、新能源(yuán)等綜合性產業發展模式(shì)。RGY、複合(hé)材料、熱管理等(děng)領域。
珠三角石墨烯產業鏈下遊應用(yòng)市場發展迅速,尤其是在石墨烯生產和設備製造方(fāng)麵,珠三角企業主要集中在材料、電加熱、大健康、新能源等下遊應用領域。產業發展道路清晰。
京津冀地區圍繞北京開展石墨烯技術創新和產業協同(tóng),以促進低成本石墨烯和設備的技術進步和產業化(huà)為目(mù)標(biāo),構(gòu)建產(chǎn)業鏈,促進鏈內各環(huán)節協同良性(xìng)互動,進一步整合北京周(zhōu)邊的資源。三(sān)地,形成京津冀地區戰略性新興產業高地。
此外,山東省也是我國石墨烯產業發展勢頭強勁的地區之一,目前山東省已初步形成了石墨烯產業鏈。相關企業積極定位於石(shí)墨烯原料、石(shí)墨烯設備、防腐塗料、導電油墨、鋰離子電(diàn)池、石墨烯改性橡膠密封件、石墨烯水處理材料等(děng)。
2015年11月30日,工信部、發改委、科技部發布《關(guān)於加快石墨烯(xī)產業(yè)創新發展的若幹(gàn)意見》
石墨烯是一種新型(xíng)的碳基材(cái)料,具有良好的導熱性、導電性和透光性。它具有強度(dù)高、超薄、比表麵積超大等特點。石墨烯(xī)廣泛應用於鋰(lǐ)離子電池(chí)電極(jí)材料、太(tài)陽能電池電極材料、薄膜晶體管製備、傳感器、半導體器件、複合材料製備、透明顯示屏觸摸屏(píng)、透明電極等領域,在電子信息領域具有廣闊的應用前景。新材(cái)料、新能源、生物醫學等。
由於碳原子之間的化學鍵,石墨烯不僅是最薄的材料,也是最堅(jiān)硬的材料。它(tā)的斷裂強度比最好的鋼高200倍,同時具(jù)有良好(hǎo)的彈性,拉伸範圍可達其尺寸的20%,是自然界(jiè)中(zhōng)最薄、最強大的材料,由於隻有(yǒu)一層原子,電子的運動被限製在一個平麵上,帶(dài)來了新的電性。對它來說,石墨烯(xī)在可見光下是透明的,但不透氣(qì),這些特性使它非常適合作為保護層和透(tòu)明電子產品的原材料(liào)。
矽基集成電路的主頻越高,熱量越(yuè)高,目前在液氮(dàn)環境下矽基芯片的最高頻率為8.4g。日常生(shēng)活中使用的台式機芯片的主要頻率基本上是3g到4G,為了控製CPU的功耗,筆記(jì)本電腦芯片的主要頻率一般控製在2g到3g之間。
與矽基材料(liào)相比,石墨烯在室溫下(xià)的載(zǎi)流子(zǐ)遷移率高10倍,導熱性好。該芯片(piàn)的主頻率理論上可以達到300g,比矽基芯片功耗更低,早在幾年前,IBM實驗室的石墨烯場效應晶體管主頻率為155g,石墨烯是矽(guī)的理想替代品。
在政策的支持和鼓勵下,我國石墨烯工(gōng)業近年來取得了(le)長足的發展。常州石墨產(chǎn)業(yè)園(yuán)、無錫石墨(mò)產業應用示範基(jī)地、青島石墨產業創新示範(fàn)基地相繼建成,隨著工業化進程的加快,石墨烯產業集群不(bú)斷壯大。
目前,石墨烯還處於(yú)工業化的早期(qī)階段,沒有充分(fèn)實現石墨烯的大規模應用(yòng),沒有形成一個完整(zhěng)成熟(shú)的上下遊產業鏈(liàn),石墨烯產品的最大需求市場仍(réng)然是科研機構和(hé)少數生產廠家,大部分是(shì)石墨烯。企業仍然無法(fǎ)找到(dào)穩定(dìng)的經營模式和盈利模式,石墨(mò)烯技術研究(jiū)仍(réng)處於前沿階段。從成本(běn)和產量的角度來看,石墨烯在市場上的應用還有很長的路要走。
目前,石墨烯在許多研(yán)究中的驚人特性都是建立在高質量樣品的基礎上的,為了獲得電性(xìng)能(néng)和機械性能最好的石墨烯樣品,機(jī)械剝皮是最耗時和最昂貴的方法。
提高產量和降低成本的方法有很多,如液相汽提、化學氣(qì)相沉積、直接生長和化學氧(yǎng)化還原,但采用這些方法,產品質(zhì)量會下降,目前還沒有真(zhēn)正適合工業化大規模生產的技術。
氧(yǎng)化石墨烯納米(mǐ)顆粒(lì)是石墨烯工業中最成熟的產(chǎn)品之一。它們很便宜。雖然不能(néng)用在電池、可彎曲觸摸屏等高端領域,但它們很像電子紙,但可能對人體有毒,而(ér)且在(zài)地(dì)表水中很穩定,很容易擴散。
《中國製(zhì)造2025》強調(diào)加強以石墨烯為主導的新材(cái)料基礎研究和體係建(jiàn)設,突破工業化(huà)製備(bèi)的瓶頸,密切關注顛覆性新(xīn)材料對傳統材(cái)料的影(yǐng)響,做好傳統材料(liào)的提前布局和開發工作。f石墨烯(xī)等戰略性前沿材料。
隨著國家對石墨烯政策(cè)的相繼出台,世界各國政府紛(fēn)紛向石墨烯投下橄欖枝(zhī),常州、無錫、寧波、青(qīng)島、北京等地自2012年開始規劃石墨烯產業園。具有敏銳嗅覺的(de)資本市場也開始介入石墨烯領域,促進石墨烯的發展。
新材料產業作為(wéi)重要的戰略性新興產業之一,也是(shì)未來高新技術產業發(fā)展的基石和開拓者,先進的(de)碳材料具(jù)有新的結構和優良的理化(huà)性能。它們是未來發展的重(chóng)要和決(jué)定性的(de)新材料。因此,石墨烯工業的蓬勃發展是我國傳統材(cái)料工業的升級。
雖然歐美在石墨烯基(jī)礎研(yán)究方麵具有良好的創新能力和科研水平,但(dàn)我國石墨(mò)烯產業鏈較(jiào)為完整。雖然我(wǒ)國石墨烯產業鏈尚未成熟,下遊環節(jiē)尚未(wèi)開(kāi)放,市場需求有待培育,但這隻是時(shí)間問題。
目前,國內部分應(yīng)用技術企(qǐ)業已進行了(le)技術儲(chǔ)備,正在積(jī)極探(tàn)索和布局石墨烯下遊應用市場,未來誰搶占(zhàn)市場機遇,誰就可以分享石墨烯行業的第(dì)一杯。
目前,市場上與石(shí)墨烯有關的產品是魚眼和珠(zhū)子混在一起的,產品質量(liàng)參(cān)差不齊(qí)。資本市場已經激起石墨烯。這種過度宣傳將削弱應用企業對國內石墨烯質量的信任,阻礙我國石墨(mò)烯產業的(de)發(fā)展,同時新興企業(yè)也將麵臨技術瓶頸(jǐng)、融資問題、人才流失問題,發展道路十分艱辛。
一個產業的崛起(qǐ)必須經曆六(liù)個階段:第一階段是技術(shù)概念期(qī),第二階段是產品引進期,第三階段是市場擴張期,第(dì)四階段是競爭性並購期,第(dì)五階段是成熟調整期,第六(liù)階段階段是工業衰退的時期,目前石墨烯工業還處於技術概念階段。要真正進入(rù)產品引進和市場拓展階段還有很長的路要(yào)走。
作為一種人工材料,石墨烯的潛在危害尚待研究和發現,因此,石墨烯在(zài)材料(liào)安全數據表(biǎo)中(zhōng)的工業(yè)應用尚不(bú)完善,解決其安全問題,使石墨烯對我們自己和我(wǒ)們(men)的環境盡可能安全是該行業麵臨的(de)挑(tiāo)戰之一(yī)。
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