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“新材料”石墨烯在中國的發(fā)展前景如何？

2016-08-18 15:36:10 來源：中國塑料機械網(wǎng) 作者：張蕾 閱讀量：22590 評論
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     【中國塑料機械網(wǎng) 本站原創(chuàng)】2004年，兩名英國科學家利用“膠帶”從石墨表面“撕”出的單層物質(zhì)，為他們贏得了諾獎桂冠。從此開始，石墨烯材料生產(chǎn)及應用就逐漸成為市場追逐的熱點。而今，石墨烯更是晉升為“新材料”，是新材料領域中成為當之無愧的“黑金”。

      據(jù)中國石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟預計，目前石墨烯年產(chǎn)能達到百噸級，未來五年到十年將達到千噸級。到2020年，石墨烯市場規(guī)模將超1000億元，其中中國占比50%~80%，中國將在石墨烯產(chǎn)業(yè)中起到主導和核心作用。但是，很多人不知道什么是石墨烯，石墨烯的前景真的有如此美好嗎？       

 
　　什么是石墨烯？                                     
　　
　　石墨烯是一種二維晶體，于人們常見的石墨是由一層層以蜂窩狀有序排列的平面碳原子堆疊而形成的，石墨的層間作用力較弱，很容易互相剝離，形成薄薄的石墨片。當把石墨片剝成單層之后，這種只有一個碳原子厚度的單層就是石墨烯。
　　
　　石墨烯既是薄的材料，也是強韌的材料，斷裂強度比好的鋼材還要高200倍。同時它又有很好的彈性，拉伸幅度能達到自身尺寸的20%。它是目前自然界薄、強度高的材料。科學家甚至預言石墨烯將"徹底改變21世紀"。極有可能掀起一場席卷的顛覆性新技術新產(chǎn)業(yè)革命。
　　
　　石墨烯“火熱”的應用
　　
　　集成電路：石墨烯具備作為的集成電路電子器件的理想性質(zhì)。問題是單層的石墨烯制造困難，更難作出適當?shù)幕濉?/div>
　　
　　透明導電電極：石墨烯良好的電導性能和透光性能，使它在透明電導電極方面有非常好的應用前景。觸摸屏、液晶顯示、有機光伏電池、有機發(fā)光二極管等，都需要良好的透明電導電極材料。
　　
　　導熱材料或熱界面材料：2011年，美國佐治亞理工學院學者首先報道了垂直排列官能化多層石墨烯三維立體結(jié)構(gòu)在熱界面材料中的應用及其超高等效熱導率和超低界面熱阻。
　　
　　超級電容器：由于石墨烯具有特高的表面面積對質(zhì)量比例，石墨烯可以用于超級電容器的導電電極?？茖W家認為這種超級電容器的儲存能量密度會大于現(xiàn)有的電容器。
　　
　　海水淡化：研究表明，石墨烯過濾器可能大幅度的勝過其他的海水淡化技術。
　　
　　太陽能電池：南加州大學維特比工程學院的實驗室報告高度透明的石墨烯薄膜的化學氣相沉積法在2008年的大規(guī)模生產(chǎn)。
　　
　　石墨烯生物器件：由于石墨烯的可修改化學功能、大接觸面積、原子尺寸厚度、分子閘極結(jié)構(gòu)等等特色，應用于細菌偵測與診斷器件，石墨烯是個很優(yōu)良的選擇。
　　
　　抗菌物質(zhì)：中國科學院上海分院的科學家發(fā)現(xiàn)石墨烯氧化物對于抑制大腸桿菌的生長超級有效，而且不會傷害到人體細胞。假若石墨烯氧化物對其他細菌也具有抗菌性，則可能找到一系列新的應用，像自動除去氣味的鞋子，或保存食品新鮮的包裝。
　　
　　石墨烯感光元件：一群來自新加坡專精于石墨烯材質(zhì)研究的科學家們，現(xiàn)在研發(fā)出將石墨烯應用于相機感光元件的新技術，可望徹底顛覆未來的數(shù)位感光元件技術發(fā)展。
　　
　　石墨烯在中國
　　
　　發(fā)展迅速，基礎與應用研究并行
　　
　　中國是目前石墨烯研究和應用開發(fā)為活躍的國家之一。數(shù)據(jù)顯示，在所有國家中，中國申請的石墨烯數(shù)量多，已超過2200項，占*的1/3.2013年工信部發(fā)布的《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中的前沿新材料中就包含石墨烯。國家自然科學基金委資助了大量有關石墨烯的基礎研究項目，國家科技重大專項、國家973計劃也部署了一批重大項目。各級政府對石墨烯表現(xiàn)出極大的興趣，已經(jīng)初步形成了政府、科研機構(gòu)、研發(fā)和應用企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新的官產(chǎn)學研合作對接機制。
　　
　　2011年10月，江蘇常州成立了江南石墨烯研究院，為國內(nèi)基于石墨烯材料及應用的產(chǎn)業(yè)化基地。而今，中國已經(jīng)走在了石墨烯產(chǎn)業(yè)化的前列，國內(nèi)石墨烯企業(yè)已超過百家，并在常州、無錫、青島、深圳等地形成產(chǎn)業(yè)集群。產(chǎn)業(yè)方向集中在石墨烯的制備以及儲能、觸摸屏和涂層等幾個應用領域?？茖W家也已經(jīng)開發(fā)了一系列石墨烯基儲能材料，如石墨烯基高密度多孔碳材料，為促進石墨烯的實際應用鋪平了道路。
　　
　　筆者結(jié)語：
　　
　　我國的石墨烯應用集中在鋰電、儲能、復合材料等領域，布局相對較窄，且主體多為高等院校，研發(fā)和應用在一定程度上脫節(jié)。未來國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展如何改變這種現(xiàn)狀、形成完整成熟的產(chǎn)業(yè)鏈上下游、研制出性價比更高的產(chǎn)品等都是急需解決的難題。當前石墨烯確實很火熱，也給我們帶來的創(chuàng)新應用也很多。誰都不能否認石墨烯的強大之處，然而任何事物都是有兩面性的，石墨烯可能會對淡水資源造成威脅的警告也不容忽視。

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