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石墨烯介紹及在中國(guó)的發(fā)展情況

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簡(jiǎn)單的說(shuō),石墨烯是什么,它就是一個(gè)目前世界上最強(qiáng)、最堅(jiān)硬、最薄的物質(zhì),它比鉆石還堅(jiān)硬,強(qiáng)度比鋼鐵強(qiáng),電阻率最小、導(dǎo)熱系數(shù)最高、表面積極大、透光性極高。而在現(xiàn)今下,四分之一使用在復(fù)合材料,四分之一使用在儲(chǔ)能方面,還有近四分之一在電子信息方面。

從2011年期,專(zhuān)利技術(shù)上,復(fù)合材料專(zhuān)利占有率提升了一倍。石墨烯專(zhuān)利技術(shù)中國(guó)為首,其次韓國(guó)、美國(guó)、日本。韓國(guó)組織機(jī)構(gòu)主要是三星、高級(jí)科技學(xué)院、成均館大學(xué)、LG、首爾大學(xué);美國(guó)主要是IBM、貝克休斯、納米技術(shù)儀器。而中國(guó)來(lái)說(shuō),主要的組織機(jī)構(gòu)專(zhuān)利排行為:浙江大學(xué)、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、東南大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、江蘇大學(xué)、北京大學(xué)、深圳鴻海、復(fù)旦大學(xué)(以下多家公司都涉及到與高校合作)??梢钥闯觯c中國(guó)相比,美國(guó)與韓國(guó)的石墨烯組織機(jī)構(gòu)較少,但是專(zhuān)利較為集中。


石墨烯一直被認(rèn)為是假設(shè)性的結(jié)構(gòu),無(wú)法單獨(dú)穩(wěn)定存在,直至2004年,英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,成功地在實(shí)驗(yàn)中從石墨中分離出石墨烯,而證實(shí)它可以單獨(dú)存在,因?yàn)?010年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)把石墨烯帶入了人們的視線(xiàn)(導(dǎo)火線(xiàn))。我國(guó)的石墨烯行業(yè)發(fā)展起步較晚,2012年至2013年,石墨烯技術(shù)的商業(yè)市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)化緩慢,幾乎為零,鮮有代表產(chǎn)品出現(xiàn)。但在2013年以來(lái),石墨烯市場(chǎng)迎來(lái)了快速發(fā)展期,具有獨(dú)特的發(fā)展?jié)摿Γ?015年5月18日,國(guó)家金融信息中心指數(shù)研究院在江蘇省常州市發(fā)布了全球首個(gè)石墨烯指數(shù),指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,全球石墨烯產(chǎn)業(yè)綜合發(fā)展實(shí)力排名前三位的國(guó)家分別是美國(guó)、日本和中國(guó)。從發(fā)現(xiàn)至今已達(dá)12年了,但是實(shí)際上開(kāi)始研究大足10年,現(xiàn)在整個(gè)石墨烯行業(yè)還處于初期階段。沒(méi)有達(dá)到規(guī)模化生產(chǎn),滿(mǎn)足不了下游需求,產(chǎn)業(yè)配套不完善,良率低下等問(wèn)題存在。所以一些認(rèn)為不可能的事,總有一天都會(huì)成真,只要不斷鉆研?!短┪钍繄?bào)》2015年10月24日?qǐng)?bào)道,全球2.5萬(wàn)件石墨烯應(yīng)用專(zhuān)利申請(qǐng)中,有三分之一來(lái)自中國(guó),超過(guò)2200項(xiàng)。實(shí)際上,我國(guó)石墨烯企業(yè)僅有一百多家,中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟現(xiàn)已在無(wú)錫、青島、深圳和寧波建立了產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新基地。

石墨烯規(guī)模

如果全面了解石墨烯,這個(gè)較難分析,石墨烯有600多種,每種石墨烯都有獨(dú)自的特性,石墨烯材料的組合又將成為一個(gè)新型的品種。墨水、粘接劑、復(fù)合物、TCO、半導(dǎo)體、屏障、散熱器、能源等都涉及到。以下就簡(jiǎn)單的進(jìn)行基礎(chǔ)層面的簡(jiǎn)析,現(xiàn)在的這個(gè)技術(shù)范疇內(nèi),只要公司的技術(shù)水平能夠融合多種石墨烯材料組合,那么該家公司則處于石墨烯技術(shù)的上端。石墨烯的應(yīng)用范圍太廣,基本涉及到生活上的一切。
十三五期間主要涉及到以下四大產(chǎn)業(yè)集群:電動(dòng)汽車(chē)鋰電池用石墨烯基電極材料、海洋工程用石墨烯基防腐涂料、柔性電子用石墨烯薄膜、光電領(lǐng)域用石墨烯基高性能熱界面材料。三部委(發(fā)改委、工信部、科技部)印發(fā)加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展意見(jiàn),意見(jiàn)提出:到2018年,石墨烯材料制備、應(yīng)用開(kāi)發(fā)、終端應(yīng)用等關(guān)鍵環(huán)節(jié)良性互動(dòng)的產(chǎn)業(yè)體系基本建立,推動(dòng)一批產(chǎn)業(yè)示范項(xiàng)目,實(shí)現(xiàn)石墨烯材料穩(wěn)定生產(chǎn)。

石墨烯進(jìn)展

注意:千萬(wàn)不要因?yàn)橐患夜旧婕暗绞瑒t這家公司前景一片光明,具體需要看哪塊哪方面而下定論。


摘錄的一些例子:
石墨烯特殊而優(yōu)異的性質(zhì)具有的廣泛應(yīng)用前景:
(1)石墨烯具有超高的載流子遷移率和熱導(dǎo)率,遷移率是傳統(tǒng)硅基材料的幾十甚至幾百倍。載流子遷移率對(duì)于微電子器件來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)極其關(guān)鍵的參數(shù),若是遷移率過(guò)低,將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)熱嚴(yán)重、響應(yīng)頻率低下等后果。因此,由于遷移率高、導(dǎo)熱好,石墨烯被認(rèn)為是一種理想的電子器件材料。

(2)在航天科學(xué)領(lǐng)域中,石墨烯可以被當(dāng)做保護(hù)層覆蓋在一些元件的表面,用來(lái)降低因宇宙射線(xiàn)激發(fā)的二次電子。

(3)石墨烯具有極好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。石墨烯熔點(diǎn)高達(dá)3652攝氏度,耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿等惡劣環(huán)境,具有極好的穩(wěn)定性。
(4)石墨烯是迄今為止世界上強(qiáng)度最大的材料,據(jù)測(cè)算如果用石墨烯制成厚度相當(dāng)于普通食品塑料包裝袋厚度的薄膜(厚度約100納米),它將能承受大約兩噸重物品的壓力,而不至于斷裂。已經(jīng)有科學(xué)家指出,擁有如此強(qiáng)度的材料,有可能成為未來(lái)“太空電梯”的首選材料。
(5)帶有納米級(jí)的空洞石墨烯,可以用于海水淡化。在生物學(xué)研究中,讓DNA長(zhǎng)鏈一次經(jīng)過(guò)石墨烯納米孔,可以進(jìn)行DNA測(cè)序。
(6)石墨烯電極植入腦部,與神經(jīng)元連接,可用于修復(fù)截肢、癱瘓甚至帕金森氏癥患者的感知能力,協(xié)助他們更好地康復(fù)。此項(xiàng)目已于2016年1月29日英國(guó)劍橋大學(xué)發(fā)布一箱研究成果
(7)石墨烯增強(qiáng)金屬結(jié)構(gòu)材料在下一代飛機(jī)研制、航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫部件制造、未來(lái)高速飛行器研制等方面具有極高的應(yīng)用價(jià)值


廣告上有充電5分鐘通話(huà)2小時(shí)的手機(jī)廣告(這個(gè)真假我不清楚,沒(méi)試過(guò),問(wèn)了下身邊的朋友,沒(méi)人使用),而在新能源汽車(chē)鋰電材料方面,多篇報(bào)道重點(diǎn)提及這方面打開(kāi)石墨烯幾十億的空間,并且有充電10分鐘,行駛1000公里的消息。具體我查了下,現(xiàn)在技術(shù)完全無(wú)法達(dá)到這個(gè)程度。國(guó)內(nèi)部分企業(yè)已有的量產(chǎn)的石墨烯導(dǎo)電劑有廈門(mén)凱納、寧波墨西、第六元素和恒球科技。而在超級(jí)電容方面,中國(guó)中車(chē)是已經(jīng)研發(fā)出石墨烯超級(jí)電容器的。

軍工方面,2015年1月中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟軍工應(yīng)用委員會(huì)在哈爾濱成立,以“軍工企業(yè)+石墨烯應(yīng)用單位”的合作模式搭建石墨烯軍用推廣的重要平臺(tái)。中航工業(yè)、航天科技、航天科工、中船重工等集團(tuán)均有出席。而中航工業(yè)集團(tuán)在2015年11月宣布進(jìn)軍石墨烯產(chǎn)業(yè),前期投資9億元,未來(lái)將投入百億規(guī)模。上年石墨烯的行情中,也帶動(dòng)了軍工行情,這是因?yàn)椴糠周姽ど婕暗搅耸┊a(chǎn)業(yè)。



規(guī)模化量產(chǎn)的石墨烯公司:
力合股份間接持股:常州二維碳素材料有限公司(30000 m2 石墨烯透明導(dǎo)電膜/年)、常州第六元素材料科技股份有限公司(100 噸粉體石墨烯/年)PS:力合股份多次聲明自己沒(méi)有直接參與石墨烯業(yè)務(wù)。
華麗家族:寧波墨西科技有限公司(300 噸石墨烯/年)、重慶墨??萍加邢薰荆? 百萬(wàn)條單層石墨烯膜/年)


上游:原料及設(shè)備(石墨資源:方大炭素、中國(guó)寶安、烯碳新材、寶泰?。ㄔO(shè)備系統(tǒng):德?tīng)栁磥?lái))
中游:各類(lèi)型的石墨烯(石墨烯薄膜:華麗家族、德?tīng)栁磥?lái)、康得新、東旭光電)(石墨烯粉末:華麗家族、烯碳新材、中泰化學(xué)、正泰電器)
下游:石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域(鋰電池材料:中國(guó)寶安、南都電源)(散熱材料:新綸科技、銳達(dá)投資)(電線(xiàn)電纜:中超控股)(油墨涂料:樂(lè)通股份)(超級(jí)電容:江海股份、美都能源)(觸控屏:萊寶高科)

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