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石墨烯行业的发展与未来
2022.05.23 点击317次

2004年,英国曼彻斯特大学教授安德烈·海姆(AndreGeim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(KostyaNovoselov)成功地从石墨中分离出石墨烯。2010年,两人借着在石墨烯方面的创新研究而获得了诺贝尔物理学奖。之后,世界范围内对石墨烯的研究、应用及投资快速升温。

石墨烯,是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。应用于物理、材料、电子信息、计算机等众多领域。具有较好的额导热性、光学特性和稳定性。石墨烯虽然从合成和证实存在到今天只有短短十几年的时间,但目前已经得到了较为广泛的应用。

作为目前世界上已知的最薄、强度最高、导电性最好且拥有强大灵活性的碳材料,人们对石墨烯在新技术领域的应用充满了想象。华为、三星、苹果和谷歌等巨头开始积累各种与石墨烯相关的专利,未来之战已在实验室打响。

石墨烯被称为“黑金”,是“新材料之王”,石墨跟石墨烯只有一字之差,实际上石墨烯就是单层石墨片。把单层石墨片垒起来,垒到你可以看到就是石墨。而把石墨一层一层地剥下来,剥到最后就是石墨烯。石墨跟石墨烯的关系就是这样。简而言之,石墨烯就是一种纯碳材料,百分之百的碳材料,是具有代表性的二维材料,其形状表现为蜂窝状、六角形结构的碳构成的二维平面,就是石墨烯。

石墨烯的性能优越:首先,石墨烯非常薄、导电性特别好。通俗来讲,就是电子在石墨烯里面可以跑得非常快。石墨烯优异的导电性能也决定其是一种非常好的导电材料。

其次,石墨烯的导热性特别好,理论上它的热导率可以到5300W/(m·K),而金刚石通常是2000W/(m·K)左右。石墨烯的导热性是目前为止已知材料中最好的,运用石墨烯的导热性,可以用来做散热膜;同时因为石墨烯结构的特殊性,可以用来做发热膜。比如国内现在有用石墨烯作画的,这个画既可以用来欣赏,也有加热的功能。

此外,因为石墨烯导电性好且表面积特别大,所以目前国内比较多的做法是把石墨烯放到锂离子电池中做添加剂。添加石墨烯后可以显著提高锂离子电池的性能、寿命以及循环次数。

中国对石墨烯领域发展的重视程度上升到前所未有的高度,在技术和产业化规划发展方向上,达到了与世界一流水平同步。国内外诸多学者、专家、企业家和投资人都纷纷表示看好此项技术和材料的发展前景,使得近一年来,石墨烯相关概念无论在股票和资本市场上,还是技术创新领域,都不断出现吸引眼球的亮点。

相对而言,我们比较关注石墨烯半岛bd体育手机客户端 ,而欧美等国则更多的是在宣传石墨烯技术,其实这只是处在不同的阶段。我们一般把它分成A、B、C三个阶段,初级阶段是半岛bd体育手机客户端 、中期是技术,到最后肯定是产业化。

目前,我国石墨烯粉体和石墨烯薄膜已经可达量产,石墨烯粉体主要应用于油墨涂料、散热材料和储能领域;石墨烯薄膜主要用于导电、导热材料、柔性显示屏以及环保领域。

石墨烯产业链的上游为石墨矿资源;中游为石墨烯薄膜和石墨烯粉体;下游主要的应用有锂电池材料、散热材料、油墨涂料和超级电容等。

目前,我国石墨烯产业链的上游石墨烯矿产及制备公司有方大炭素、思泉新材和宝泰隆;中游石墨烯粉体和薄膜的生产公司有常州二维碳素、第六元素和中泰化学;下游用于领域众多,目前较为广泛的锂电池领域的代表企业有贝特瑞新材料、东方碳素和南都电池;散热材料领域的代表性企业有新纶科技和华高墨西;储能材料领域代表性公司有正拓能源和欣旺达。2015年到2018年,我国石墨烯产业处于高速发展期。据中国经济信息社数据统计,2015年石墨烯市场规模仅为6亿元,2018年我国石墨烯产业规模约为111亿元,复合增长率高达117%。在高速发展后,从2019年开始石墨烯行业进入快速平稳发展期,增速有所降低。

2015-2020年中国石墨烯市场规模(单位:亿元)

石墨烯的应用领域:

1、光电半岛bd体育手机客户端 领域:以其非常好的透光性、导电性和可弯曲性,在触摸屏、可穿戴设备、OLED、太阳能等领域中发挥作用。这也是目前公认Z可能首先实现商品化的领域。

2、能源技术领域:主要依赖于石墨烯超高的比表面积、超轻的重量和非常好的导电性。采用石墨烯的超级电容器,其极限储能密度是现有材料的2~5倍左右,被称作Z理想的电极材料。石墨烯的研究和产业化发展持续升温,未来将会应用于锂离子电池、锂硫电池、薄膜分离、超级电容器等制造中。

3、功能复合材料:通过将石墨烯加入各种塑形基体,能够制备出具有很好导电、导热、可加工、耐损伤的特殊材料,在集成电路、散热片、高韧性容器等方面有应用潜力。

4、微电子器件:未来的石墨烯半导体、石墨烯集成电路、THz器件等领域,可能需要利用石墨烯独特的性质来发挥。

5、生物医药和传感器领域:石墨烯对单分子的响应能力、承载抗体后的分子输运能力都是其他传感器不能实现的。

石墨烯作为材料的“新贵“,在生产制造上仍面临着诸多挑战。亿富机械砂磨机,凭着高效率、低能耗,超细研磨精度等助力石墨烯的产业的发展。

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