石墨烯從研發(fā)進(jìn)入工業(yè)化前夜

石墨烯從研發(fā)進(jìn)入工業(yè)化前夜
來源：東莞市捷誠石墨制品有限公司 發(fā)布時(shí)間：2018-12-08 點(diǎn)擊次數(shù)：833

石墨烯，作為由碳原子組成的二維材料，以其最薄、最硬和最好的導(dǎo)電性而聞名。它具有廣泛的應(yīng)用前景，已成為世界范圍內(nèi)最受關(guān)注的碳材料，雖然一些專家認(rèn)為，由于材料制備的局限性，仍需形成大規(guī)模的石墨烯供需關(guān)系，不能在短時(shí)間內(nèi)形成工業(yè)化，隨著世界的大力推進(jìn)，石墨烯從研究到工業(yè)化正迅速推進(jìn)。

石墨烯的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、制備方法和納米材料是當(dāng)今世界的研究熱點(diǎn)。相關(guān)專利主要集中在石墨烯的制備、能源、顯示技術(shù)、納米材料和復(fù)合材料等領(lǐng)域。國內(nèi)的研究主要集中在納米材料、材料應(yīng)用等領(lǐng)域，相關(guān)專利也比較集中，在石墨烯的制備和石墨烯復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域，專利數(shù)超過2200項(xiàng)，約占總專利數(shù)的三分之一。據(jù)公開報(bào)道，一些世界上最有影響力的成就包括：

在2009年12月1日于美國舉行的材料科學(xué)國際會(huì)議上，日本富士通研究所宣布，在鐵基片上制備了直徑為7.5cm的大面積石墨烯薄膜，在該薄膜上用電化學(xué)方法制備了數(shù)千個(gè)石墨烯晶體管。陰極和絕緣層。如果石墨烯的面積進(jìn)一步擴(kuò)大，也可以制造石墨烯集成電路。2011年4月，IBM向介質(zhì)展示了最新研制的最快的石墨烯晶體管，每秒可執(zhí)行1550億次循環(huán)，比先前的實(shí)驗(yàn)快50%。晶體管。

2013年，俄亥俄州Nanotek儀器公司的研究人員開發(fā)出一種新型儲(chǔ)能裝置，利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速而大量穿梭的能力，可以將充電時(shí)間從過去的幾個(gè)小時(shí)縮短到不到一分鐘。

2010年，賴斯大學(xué)利用石墨烯量子點(diǎn)制造單分子傳感器。賴斯大學(xué)將石墨烯片與單氦層結(jié)合形成石墨烷作為絕緣體。研究人員移除石墨烯片兩側(cè)的氦原子島，形成導(dǎo)電石墨烯阱。利用石墨烯絕緣體作為量子阱，可以制作化學(xué)傳感器、太陽能電池、醫(yī)學(xué)成像器件或納米級(jí)電路。

2011年，包括加州大學(xué)勞倫斯國家實(shí)驗(yàn)室的張翔教授在內(nèi)的一個(gè)研究小組宣布，將石墨烯涂布在硅波導(dǎo)管的頂部，以制造一種光調(diào)制器，可以開啟或關(guān)閉光束。CH石墨烯調(diào)制器比銅線快約一千倍。

2012年1月8日，江南石墨烯研究所與常州二維碳科技公司共同研究和實(shí)現(xiàn)了石墨烯薄膜材料與現(xiàn)有ITO模塊生產(chǎn)線的對(duì)接。世界上首次成功制造了電容式觸摸屏手機(jī)樣機(jī)，并完成了其功能測(cè)試。這種幾乎透明的超薄膜手機(jī)具有觸摸屏的基本功能。公司宣布第一條生產(chǎn)透明導(dǎo)電石墨烯薄膜的生產(chǎn)線，年產(chǎn)量30000平方米。

2014年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)與英國曼徹斯特大學(xué)合作，發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯薄膜具有精確快速篩選離子的能力。浸泡在水中的薄膜使水迅速滲透。將來，如果生產(chǎn)過濾設(shè)備，幾分鐘內(nèi)就可以將一杯海水淡化成飲用水。

2014，新加坡科學(xué)家用石墨烯開發(fā)了一個(gè)納米引擎原型。其原理與傳統(tǒng)的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)完全相同。具有原子厚度的單層石墨烯作為活塞，而激光作為火花塞。隨著微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）和納米機(jī)電系統(tǒng)（NEMS）的結(jié)合，納米發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能有望為納米器件提供動(dòng)力。納米機(jī)器人。

2014年5月28日，寧波墨西哥公司推出一系列石墨烯漿料和粉末新產(chǎn)品。主要產(chǎn)品為多層石墨烯粉末材料，平均厚度為3納米。價(jià)格僅為1元/g。寧波墨西哥希望促進(jìn)下游用戶加強(qiáng)低價(jià)新產(chǎn)品的研究和開發(fā)，并促進(jìn)石墨烯在鋰電池、超級(jí)電容器、聚合物復(fù)合材料、導(dǎo)熱散熱膜、樂趣中的廣泛應(yīng)用。涂料、國防和軍事工業(yè)。

未來，石墨烯的殺手性產(chǎn)品將會(huì)在智能磨損和生活的其他領(lǐng)域出現(xiàn)，石墨烯壽命應(yīng)用的新產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用于座椅墊、腰帶等領(lǐng)域。埃特利顛覆了人們對(duì)傳統(tǒng)采暖產(chǎn)品和方式的理解。

美國政府在石墨烯材料的開發(fā)上投入了1億美元，自2006以來，美國國家自然科學(xué)基金會(huì)和其他機(jī)構(gòu)不斷資助石墨烯的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究項(xiàng)目。2008年，IBM投資2200萬美元開發(fā)用于超高速和超低能應(yīng)用的基于石墨烯的RF電路。IBM在2012年成功開發(fā)了第一塊由石墨烯晶片制成的集成電路，并計(jì)劃投資30億美元用于下一代芯片技術(shù)近年來。

歐盟委員會(huì)已將石墨烯列為未來新興技術(shù)的旗艦項(xiàng)目之一，從2013年起10年內(nèi)提供10億歐元的資金。該項(xiàng)目吸引了來自15個(gè)歐盟成員國的100多個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，其中包括4位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。

作為諾貝爾獎(jiǎng)獲得者的東道國，英國政府在2011年宣布將投資5000萬英鎊支持石墨烯研究。2013，英國政府與歐洲研究與發(fā)展基金會(huì)共同出資6100萬英鎊在曼徹斯特大學(xué)建立國家石墨烯研究所。2014年，英國政府與馬斯達(dá)公司共同投資6000萬英鎊成立了國家石墨烯研究所。曼徹斯特大學(xué)石墨烯工程創(chuàng)新中心成立。

德國在2010年啟動(dòng)了石墨烯優(yōu)先研究計(jì)劃，包括38個(gè)研究項(xiàng)目，前三年的預(yù)算為1060萬歐元。2012年10月，德國慕尼黑技術(shù)大學(xué)的科學(xué)家成功地制造了石墨烯光電探測(cè)器。

自2013年以來，韓國商務(wù)和資源部在六年中投資了4230萬美元。六大集團(tuán)（包括45家企業(yè)和研究所）已被列為石墨烯產(chǎn)品開發(fā)的先驅(qū)，以幫助這些企業(yè)將石墨烯的應(yīng)用產(chǎn)品和相關(guān)技術(shù)商業(yè)化。

中國科學(xué)技術(shù)部從863,973個(gè)石墨烯研究項(xiàng)目和重大科技項(xiàng)目中安排了863個(gè)項(xiàng)目，如十一五期間的863個(gè)項(xiàng)目、石墨烯的控制和制備及其在光電領(lǐng)域的應(yīng)用。LD、基于石墨烯電極的PBSe/CdSe量子點(diǎn)太陽能電池以及十二五計(jì)劃973將重點(diǎn)研究石墨烯材料的宏觀可控制備及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究、基于石墨烯的電路制造設(shè)備、工藝和材料創(chuàng)新。重點(diǎn)項(xiàng)目部署完成，取得多項(xiàng)創(chuàng)新成果。國際影響力逐漸增強(qiáng)。

國家自然科學(xué)基金已撥款3億元以上資助石墨烯基礎(chǔ)研究項(xiàng)目，包括第三批19大重點(diǎn)工程的電介質(zhì)基板上高質(zhì)量大面積石墨烯信息設(shè)備的建設(shè)和特點(diǎn)。在2014年和2015年，分別資助了385個(gè)和396個(gè)與石墨烯有關(guān)的項(xiàng)目。

2012年，工業(yè)和信息化部發(fā)布了《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃》，第十三個(gè)五年規(guī)劃將再次支持石墨烯，包括：發(fā)布石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)方針；建立聯(lián)合創(chuàng)新體系。進(jìn)入石墨烯產(chǎn)業(yè)，建立產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟。

地方政府還設(shè)立了石墨烯產(chǎn)業(yè)化基金。例如，寧波市制定了寧波市重大科技專項(xiàng)石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用發(fā)展規(guī)劃，并設(shè)立了石墨工業(yè)應(yīng)用和發(fā)展專項(xiàng)基金。ne公司每年撥款3000萬元，三年共9000萬元，支持石墨烯的工業(yè)應(yīng)用和發(fā)展。

隨著石墨烯下游應(yīng)用的發(fā)展，越來越多的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)參與石墨烯的開發(fā)。中國科學(xué)院寧波材料研究所、中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究所、重慶木溪科技有限公司、寧波木溪科技有限公司、廈門凱納石墨技術(shù)有限公司公司下設(shè)臺(tái)州華納新能源有限公司、唐山建華集團(tuán)、天津普蘭納米技術(shù)有限公司、南京先鋒納米材料有限公司、鹽城納新天地新材料技術(shù)有限公司等相關(guān)企業(yè)、科研院所和地方政府都建立了多層次。圍繞石墨烯材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，建立科研機(jī)構(gòu)、科技園區(qū)、創(chuàng)新平臺(tái)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新基地等產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系。

目前，中國石墨產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟正在組織成員編制國際石墨烯標(biāo)準(zhǔn)，依托該聯(lián)盟建立項(xiàng)目融資、孵化、并購等同于石墨烯產(chǎn)業(yè)服務(wù)體系之一。公司與東旭光電等上市公司合作，建立了10億元的相關(guān)基金。

隨著越來越多的材料研究團(tuán)隊(duì)致力于石墨烯材料的開發(fā)，在半導(dǎo)體材料、鋰離子電池、航空航天、軍事工業(yè)、新一代顯示器等領(lǐng)域，正在發(fā)生革命性的技術(shù)進(jìn)步，并且正在推動(dòng)rap的發(fā)展?？梢灶A(yù)見，任何領(lǐng)域的生產(chǎn)都會(huì)觸發(fā)下一萬億的產(chǎn)業(yè)。

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