石墨烯结构图(石墨烯立体结构图)-

　　本文转自：技术转移在线

前言

　　石墨烯，是目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。2015年以来在国内热度持续升高。

　　本篇将从材料、研究及产业角度对石墨烯进行全面介绍。

什么是石墨烯

　　1概述

　　石墨烯（Graphene）是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。石墨烯是一种碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁?诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯。

　　2结构与性能

　　结构

　　完美的二维晶体结构

　　它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层。碳原子之间由s键连接，结合方式为sp2杂化，这些s键赋予了石墨烯极其优异的力学性质和结构刚性。其硬度比最好的钢铁强100倍，甚至超过钻石。

　　独特的电子能带结构

　　以独立碳原子为基，将周围碳原子产生的势作为微扰，可以用矩阵的方法计算出石墨烯的能级分布，可以知道石墨烯中电子的有效质量为零，才表现出该材料独特的电学性质。

　　石墨烯的电子衍射图

　　石墨烯实物微观图

　　石墨烯

　　与其他碳结构的关系

　　石墨烯是由碳六元环组成的两维(2D)周期蜂窝状点阵结构, 它可以翘曲成零维(0D)的富勒烯(fullerene),卷成一维(1D)的碳纳米管(carbon nano-tube, CNT)或者堆垛成三维(3D)的石墨(graphite),因此石墨烯是构成其他石墨材料的基本单元。

　　富勒烯（左）和碳纳米管（中）可以看作是由单层的石墨烯通过某种方式卷成的，石墨（右）是由多层石墨烯通过范德华力的联系堆叠成的。

　　性能

　　世上已知最薄的材料

　　石墨烯只有一个碳原子厚，即0.335nm，，十万层石墨烯叠加起来的厚度大概等于一根头发丝的直径，人们用肉眼是看不见它的。石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。

　　人类已知最高强度的物质

　　它比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，它们每100纳米距离上可承受的最大压力竟然达到了2.9微牛左右。这意味着，“如果用石墨烯制成包装袋，那么它将能承受大约两吨重的物品”。

　　世上电阻率最小的材料

　　在石墨烯中，电子能够极为高效地迁移，迁移速率为光速的三百分之一，远远高出其在硅、铜等传统半导体和导体中的速率。

　　3制备

　　石墨烯材料的制备方法已报道的有：机械剥离法、化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法等。

　　机械剥离法

　　机械剥离法是直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来。2004年，Geim等首次用机械剥离法，成功地从高定向热裂解石墨(highly oriented pyrolytic graphite)上剥离并观测到单层石墨烯。Geim研究组利用这一方法成功制备了准二维石墨烯并观测到其形貌，揭示了石墨烯二维晶体结构存在的原因。机械剥离法可以制备出高质量石墨烯，但存在产率低和成本高的不足，不满足工业化和规模化生产要求，2004年只能作为实验室小规模制备。

　　化学气相沉积法

　　化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition，CVD)首次在规模化制备石墨烯的问题方面有了新的突破(参考化学气相沉积法制备高质量石墨烯)。CVD法是指反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。

　　麻省理工学院的Kong等、韩国成均馆大学的Hong等和普渡大学的Chen等在利用CVD法制备石墨烯。用CVD法可以制备出高质量大面积的石墨烯，但是理想的基片材料单晶镍的价格太昂贵，这可能是影响石墨烯工业化生产的重要因素。CVD法可以满足规模化制备高质量石墨烯的要求，但成本较高，工艺复杂。

　　氧化还原法

　　氧化还原法制备成本低廉且容易实现，成为制备石墨烯的最常用方法，而且可以制备稳定的石墨烯悬浮液，解决了石墨烯不易分散的问题。氧化还原法是指将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨(GO)，经过超声分散制备成氧化石墨烯(单层氧化石墨)，加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团，如羧基、环氧基和羟基，得到石墨烯。

　　氧化还原法被提出后，以其简单易行的工艺成为实验室制备石墨烯的最简便的方法，得到广大石墨烯研究者的青睐。氧化还原法的缺点是宏量制备容易带来废液污染和制备的石墨烯存在一定的缺陷，例如，五元环、七元环等拓扑缺陷或存在-OH基团的结构缺陷，这些将导致石墨烯部分电学性能的损失，使石墨烯的应用受到限制。

　　外延生长法

　　外延生长法是高温和超高真空中使得单晶碳化硅（SiC）中的硅原子蒸发，剩下的碳原子经过结构重排形成石墨烯单层或多层，从而得到石墨烯。外延生长法所获得的石墨烯面积较大，且质量较高，缺点是单晶SiC价格贵。

　　溶剂剥离法

　　溶剂剥离法的原理是将少量的石墨分散于溶剂中，形成低浓度的分散液，利用超声波的作用破坏石墨层间的范德华力，此时溶剂可以插入石墨层间，进行层层剥离，制备出石墨烯。此方法不会像氧化还原法那样破坏石墨烯的结构，可以制备高质量的石墨烯。在氮甲基吡咯烷酮中石墨烯的产率最高(大约为8%)，电导率为6500S/m。研究发现高定向热裂解石墨、热膨胀石墨和微晶人造石墨适合用于溶剂剥离法制备石墨烯。溶剂剥离法可以制备高质量的石墨烯，整个液相剥离的过程没有在石墨烯的表面引入任何缺陷，为其在微电子学、多功能复合材料等领域的应用提供了广阔的应用前景。缺点是产率很低。

　　溶剂热法

　　溶剂热法是指在特制的密闭反应器(高压釜)中，采用有机溶剂作为反应介质，通过将反应体系加热至临界温度(或接近临界温度)，在反应体系中自身产生高压而进行材料制备的一种有效方法。

　　溶剂热法解决了规模化制备石墨烯的问题，同时也带来了电导率很低的负面影响。为解决由此带来的不足，研究者将溶剂热法和氧化还原法相结合制备出了高质量的石墨烯。Dai等发现溶剂热条件下还原氧化石墨烯制备的石墨烯薄膜电阻小于传统条件下制备石墨烯。溶剂热法因高温高压封闭体系下可制备高质量石墨烯的特点越来越受科学家的关注。溶剂热法和其他制备方法的结合将成为石墨烯制备的又一亮点。

　　其他方法

　　石墨烯的制备方法还有高温还原、光照还原、微波法、电弧法、电化学法等。如何综合运用各种石墨烯制备方法的优势，取长补短，解决石墨烯的难溶解性和不稳定性的问题，完善结构和电性能等是今后研究的热点和难点，也为今后石墨烯的制备与合成开辟新的道路。

　　4应用

　　石墨烯是一种技术含量非常高、应用潜力非常广泛的碳材料，在半导体产业、光伏产业、锂离子电池、航天、军工、新一代显示器等传统领域和新兴领域都将带来革命性的技术进步。

　　替代多晶硅运用到高端计算机做石墨烯集成电路。石墨烯基处理器运行速度将达1000GHZ。

　　目前的硅基集成电路的发展受到了本身材料的限制，在室温下硅基处理器的运行速度达到-5GHz 后就很难再继续提高。石墨烯拥有比硅更高的载流子迁移率（即载流子在电场作用下运动速度快慢的量度），是一种性能非常优异的半导体材料，电子在石墨烯中的运行速度能够达到光速的1/300，要比在其他介质中的运行速度高很多，而且只会产生很少的热量。使用石墨烯作为基质生产出的处理器能够达到1THz（即1000GHz）。石墨烯未来很可能成为硅的替代者，成为半导体产业新的基础材料。

　　石墨烯提升锂离子电池性能

　　锂离子电池已经成为当前用途最广泛、前景最广阔的电池能源，其结构由正极、负极、隔膜和电解液组成。锂离子电池负极材料经历了从焦炭类碳材料到石墨类碳材料的发展，电池的性能得到了大幅的提升，石墨类碳材料目前已经成为最主流的负极材料。

　　碳材料根据其结构特点可以分为石墨化炭、无定形炭和石墨炭。石墨烯作为一种从石墨中分离出来的新型碳质材料，加入到锂离子电池中能够大幅提高导电性。而且实验表明，将石墨烯应用于锂离子电池的负极材料中，其比容量可以达到540mAh/g 以上，如果在其中参入碳纳米管后，负极的比容量可以达到730mAh/g，而目前普通的人造石墨负极的比容量只有370mAh/g，可见石墨烯作为负极材料能够大幅提高锂离子电池性能。

　　石墨烯推动超级电容器发展

　　超级电容器是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，具有容量大、功率高、使用寿命长等特点。超级电容器不同于电池，在充放电时不会发生化学反应，电能的存储或释放都是通过静电场建立的物理过程完成的。

　　碳材料是最早也是应用最为广泛的电极材料，目前使用的碳材料主要包括活性炭、活性碳纤维、炭气凝胶等，这些碳材料的基元都是石墨烯。由于超级电容器是通过导体表明来存储电荷，所以适合电子聚集的有效表面积越大其容量就越大；而石墨烯具有超大的比表面积，单层石墨烯的比表面积能都达到2630 m2/g，是极为理想的超级电容器储能材料。实验表明使用石墨烯作为电极的超级电容器能够产生相同体积电容器6 倍以上的容量，大大提高了超级电容器的性能。目前全球超级电容器的应用领域主要集中在数码相机、电动车系统、变配电站、智能水表、太阳能发电和风能发电等领域；作为技术发展的方向，未来超级电容器的市场规模将保持快速增长，特别是在一些需要高功率、高效率的领域，超级电容器已经开始替代传统电池。

　　石墨烯可制成折叠的显示器

　　目前的显示器和触摸屏等器件中的导体材料，主要是使用的氧化铟锡材料。石墨烯由于由于其特殊的分子结构而有非常高的导电性，而且石墨烯几乎完全透明；这两种性质使得石墨烯本身就是一种性能非常好的透明导体材料，适合用于制作显示器件。石墨烯的另一个特性是具有高韧性，能够拉伸20%而不断裂。使用石墨烯作为导体材料，能够制成可以折叠、伸缩的显示器件。

石墨烯产业化

　　1现状

　　石墨烯自2004年正式面世到现在，不过才12年时间，却获得了飞速发展。

　　2011年起，全球石墨烯专利申请呈爆发式增长。截止2013年，有关全球石墨烯的制造与应用的发明已超过5000项，是2004年的50倍之多。欧洲、美国、日本、韩国等许多国家和地区都进行了一系列相关研究，支持了许多项目，对推动产业发展做出了战略部署。

　　时间

　　石墨烯产业化

　　2012～2013年

　　石墨烯技术的商业市场产业化缓慢，几乎为零，鲜有代表产品出现。

　　2013年以来

　　石墨烯市场迎来了快速发展期。

　　2015年

　　中国石墨烯产业的爆发元年。

　　2018年 (预测）

　　全球石墨烯市场规模可能高达1.95亿美元，之后将加速发展，于2023年超过13亿美元。

　　国内产业化现状

　　我国的石墨烯研究虽然起步较晚，但发展速度快，有着潜在优势。近年来国内相关专利申请量和申请人数增长非常迅速，所涉及的技术主题也更加广泛。江苏、重庆、深圳、黑龙江与中科院等机构以多种形式协同创新，纷纷建立了产业技术联盟，促进了创新资源优化组合和创新产业化进程。在全球石墨烯产业综合发展实力排名中，中国位列第三，前两名分别是美国和日本。

　　石墨烯产业化方面，2015年成为了中国石墨烯产业的爆发元年。2015年3月2日，全球首批3万部石墨烯手机在重庆发布，该款手机采用了最新研制的石墨烯触摸屏、电池和导热膜，开启了石墨烯产业化应用的新时代。经过多年科学研究的积累，我国石墨烯企业的产业化步伐不断加快，制备工艺呈现多元发展，已有少数企业具备石墨烯产品的规模化生产的能力。

　　石墨烯相关专利和知识产权的申请数量逐年递增，尤其在2012-2014年迎来了井喷式的爆发。2009年全球石墨烯专利数量为948篇，到2013年，专利申请数量达到6116篇，是2009年的6倍之多，增长速度极快，反映出石墨烯在近几年成为研究热点。目前我国石墨烯研究水平走在国际前列，但部分石墨烯核心专利依旧是掌握在少数大国手中。而近年来全球石墨烯技术专利正由制备工艺向下游应用转变,未来石墨烯有望加快同下游应用行业结合,推动石墨烯产业化进程。

　　2产业链

　　石墨烯产业链

　　石墨矿的分布

　　中国石墨矿资源相当丰富。全国20个省（区）有石墨矿产出，探明储量的矿区有 91 处，总保有储量矿物 4.73 亿吨，据世界第 1位。从地区分布看，以黑龙江省为最多，储量占全国的64.1%，四川和山东石墨矿也较丰富。

　　石墨烯制备企业

　　石墨烯器件加工企业

　　石墨烯产品的终端用户

　　国内主要石墨烯研究机构

　　2015年度石墨烯产业10大知名企业

　　（来源：新材料在线、《石墨烯行业报告》）

　　3预测

　　根据MarketsandMarkets发布的2020年全球石墨烯市场趋势和预测最新报告显示，到2020年，全球石墨烯市场预计将达2.78亿美元，2015-2020年期间，增长率达42.8%，并呈现出以下几点特征：

　　亚太地区——石墨烯最快增长市场。

　　亚太地区石墨烯市场预计将成为增长速度最快的地区。经济高速增长、制造业持续发展、劳动力廉价、基于石墨烯的应用专利不断增加，促成亚太市场迅猛发展。另外，主要科研院所/大学合作参与石墨烯的研发项目也促成了中国、印度和日本等主要新兴经济体的市场增长。其中，中国市场增长态势最为迅猛，主要由于中国跨行业合作越来越多，而且各高校和科研院所纷纷参与其商用研发活动。

　　氧化石墨烯——石墨烯最大市场。

　　氧化石墨烯是石墨烯市场最大门类。氧化石墨烯易于在水和其他有机溶剂中分散。由于其高导电性，GO被广泛用于电子设备、催化氧化、生物技术、并在工业应用中用作表面活性剂。

　　能源应用——石墨烯最大应用市场

　　能源应用市场是石墨烯增幅最快的市场，由于市场对轻便灵活、使用寿命长的可再生能源需求量日益增加，预计在不久的将来，增长势头依然强劲。在亚太地区，能源应用已成为石墨烯的第三大消费市场。市场上锂离子电池生产商对有效的能源存储材料需求不断增强，超高效太阳能电池板技术的衍变都是促成亚太地区石墨烯能源市场持续增长的关键因素。

　　专家怎么看？

　　1专家言论

　　未来石墨烯的制胜之路必然是从分散走向集约

——中科院院士、北京大学教授刘忠范

　　中科院院士、北京大学教授刘忠范指出，不论是石墨烯的基础研究还是产业化的前期研发，我国对石墨烯的关注度最高、研究队伍最庞大。2011年以来，我国研究人员发表的石墨烯文章总数和专利申请数量已经稳居世界第一位。但我国对于着眼未来，需要时间、耐心和资金投入的研究做得太少，比较急功近利，这是我国石墨烯研究和英国有差距的原因之一。

　　英国和欧盟的石墨烯研究投入相当集中，并且在政策导向上致力于把大学里的基础研究和企业密切结合起来。如曼切斯特大学国家石墨烯研究院的经费投入就与我国自然科学基金的投入不相上下，而2013年启动的欧盟石墨烯旗舰项目的十年总投入达10亿欧元。这样的投入方式使得资源更集中，也可以做点大事。

　　相比之下，我国的石墨烯研究基本上属于自发性的群众运动模式，一大堆人抢一块很小的蛋糕，投入非常分散，缺少国家层面的全局性规划，这样就很难布局长远的目标。实际上，这种投入方式带来的常常是表面上的繁荣，并且造成人力、物力和财力资源的极大浪费。所以我国要实现石墨烯真正的繁荣发展，必然是要把大家整合起来发展，从分散走向集约。

　　石墨烯不能“一药治百病”，踏实做好研究才是关键

——华侨大学陈国华教授

　　华侨大学陈国华教授指出，石墨烯因其独特属性一直以来都是研究热点，吸引了包括地方政府和众多下游企业在内的大量关注。他认为石墨烯虽然被誉为“即将颠覆二十一世纪的新材料”，但它只是一系列的材料品种，其本质是一类碳材料，在产业化过程中应结合不同品种的不同特性来具体进行，而不能“一药治百病”。

　　陈国华教授还表示，当下的石墨烯研究成果无论在理论还是产业化上，都存在过多的炒作，如科研方面追踪性论文多而原创性工作偏少，产业化方面资本市场的涌入、过度炒作夸大宣传、将石墨烯作为治百病的灵药，这些在给大家带来很多好处的同时，也造成了急功近利的弊端，产业化虚假繁荣的泡沫，给石墨烯带来了一定的负面影响。陈国华教授特别强调，应用研发应该沉下心来，踏踏实实，做到尽善尽美，不可急于求成。

　　“石墨烯让手机几秒钟充满电”说法不靠谱

——宁波墨西科技首席科学家刘兆平博士

　　采访过程中，针对当下十分火热的“石墨烯可让手机几秒钟充满电”这一观点，宁波墨西科技有限公司首席科学家、中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员刘兆平博士提出了自己的观点：石墨烯在锂电池领域的应用毋庸置疑，可以很好地改善电池充放电性能，但也绝不像这般神奇，能几秒钟让手机充满电。石墨烯是个好东西，它极佳的导电导热性能给材料界带来了极大的震撼，但如今媒体和资本市场过度炒作这一噱头，导致石墨烯出现虚假繁荣，并不是好现象。

　　他谈到：“目前，石墨烯在锂电池中最为可能的应用主要包括以下三方面：一是作为导电添加剂，技术上没有任何问题，主要是考虑性价比；二是电极复合材料，当前已经有诸如高性能磷酸铁锂/石墨烯复合制剂材料和超级电容器用得活性炭/石墨烯复合电极材料，经过两三年的研发可以进一步开发高容量的纳米硅/石墨烯复合负极材料；三是最为集流体改性涂层，增强电池充放电性能，这一应用也是需要考虑性价比。未来石墨烯应用的发展将主要集中在两个层面：一个是日常用品领域，石墨烯需要降低生产成本、提高适用性，如电池、涂料、塑料、油墨等；另一方面，基于石墨烯自身独有的特性开发出相适应的、新的电子产品，如柔性显示。未来三到五年之内，我们应该能看到。”

　　石墨烯产业化应该做减法

——中科院山西煤炭化学研究所教授陈成猛博士

　　中科院山西煤炭化学研究所教授陈成猛博士在采访中指出，石墨烯是新崛起的纳米碳材料，我国在该领域的研究一直与国际处于并行状态，甚至在某些产业领域还有一定的优势，目前已在石墨烯粉体和薄膜的规模化制备，超级电容器和锂电池储能应用，导电油墨、防腐涂料和抗静电塑料等功能复合材料领域取得了令世界瞩目的成绩。他表示石墨烯作为一个新鲜事物，国内外并没有可供借鉴的工程案例，很多工艺和装备细节都是通过反复论证、探索和实践后才能确定，其中难免会有反复乃至失败。但得益于勤奋踏实年轻化的团队、优秀的技术人才、系统的工程化思维和理念，保障了项目的成功实施。

　　当前石墨烯产业化的瓶颈主要有两点，分别是低成本高品质石墨烯原料的规模化生产和石墨烯的商业化应用。他表示目前石墨烯步入应用集中期，要开始做减法，开始注重产业链上下游的互动。“我们必须面向用户进行二次开发，去解决分散和成型等共性技术难题，让石墨烯更接“地气”。最终交给用户的，不仅是高品质的材料，还有配套的应用解决方案，也就是solution。最后，为促进石墨烯产业的健康有序发展，我建议大家多关注标准化工作，充分发挥标准的规范+引领作用。”

　　石墨烯产业化过程不是一蹴而就，而是润物细无声般逐步进行的

——六碳科技CTO许子寒

　　深圳六碳科技有限公司一直以来专注于石墨烯薄膜材料的工艺研发和设备研制，尤其是化学气相沉积法(CVD)的工艺研发和设备开发。六碳科技将所研发的先进工艺形成适用于工业量产的石墨烯设备，完成石墨烯的工业化，致力于为石墨烯下游应用产业提供高质量、低成本的石墨烯材料及应用解决方案。此次采访中，深圳六碳科技有限公司CTO（首席技术官）许子寒先生谈到，如今石墨烯市场表面上火热，但实际上尚未形成石墨烯的大规模应用化市场。破解这一难题的关键在于作为上游的石墨烯企业应加大技术开发力度，以支持下游应用产业的成熟。

　　关于石墨烯产业化，他认为未来石墨烯行业的发展主要取决于下游应用产业的技术开发和市场开拓进展，石墨烯应用的关键在于怎么把石墨烯和现有材料体系融合在一起更大限度地发挥石墨烯的性质，取得较高的性价比。同时他也表示，未来石墨烯的应用会被用来改变很多产业的产品表现，但产业化进程不是一蹴而就，而是润物细无声般逐步进行的，是一个长期的、缓慢的过程。目前资本市场将石墨烯捧成了“上帝材料”、国内研究缺少有价值的专业和研发成果、石墨烯市场虚火过旺等等也是石墨烯领域呈现出的不和谐音符，踏实做好石墨烯应用和研究才是企业和研究人员当前的主要任务。

　　石墨烯未来的发展离不开国家政策支持

——国创珈伟总工程师丁显波

　　深圳市国创珈伟石墨烯科技有限公司专注于石墨烯制备与新材料应用的研发和生产公司，集石墨烯研发、生产、销售为一体，主要从事石墨烯分体材料的绿色环保制备工艺的开发，以及石墨烯各级应用产品的研发生产和销售。深圳市国创珈伟石墨烯科技有限公司总工程师丁显波先生，在接受采访时指出，石墨烯这种新材料的未来一片光明，但当前媒体过分炒热也使得市场虚假繁荣。谈到石墨烯研究现状时，丁显波先生强调，目前国内的石墨烯研究能跻身国际先进行列，是无数科研工作者辛苦付出换来的结果，他相信未来石墨烯的研发一定会取得重大突破。

　　市场、资金、技术、成本等等都是企业在经营过程中必须考虑到的问题，这也是企业经营和科研院的根本不同之处。谈到石墨烯未来的发展，丁显波先生认为，石墨烯相关企业和石墨烯研究院未来的发展必定离不开国家的政策支持。科研方面，国家应加大石墨烯领域内的资金投入，如欧盟石墨烯旗舰计划，扶持更多的科研机构深耕细作以获得石墨烯突破性研究。企业方面，国家应加大政策扶持力度，将政策的杠杆更多地倾向于企业，以拉动和扶持企业的发展。

　　石墨烯产品将颠覆未来世界

——中科院化学所博士后杨斌博士

　　面对当前国内外石墨烯的繁荣现状，中科院化学所博士后杨斌博士则保持了较为理性的看法。他指出，我国研究石墨烯的科研所和涉及石墨烯产品的企业非常多，但依旧存在很多问题：国内的石墨烯研究基本上处于产业链研究的低端，简单粗放，大多是为了资本炒作而获益；科研所大多偏向于理论基础和相关科学问题，和产业化严重脱节；石墨烯研究各自为研情况严重，缺乏统一长远的发展规划；产业界里，涉及石墨烯产品的以中小企业和初创企业为主，缺乏足够的技术和资金支持，也缺乏相关市场渠道，对市场认识不足。这些问题都不同方面、不同程度地限制了我国石墨烯的发展。

　　“未来的发展应该是由相关领域内龙头企业牵头，整合他们现有的优势技术、工程化装备、优势资源及已有市场，进行相关产品的技术升级和大规模商业化应用。我觉得这应该是石墨烯行业未来发展的方向。”杨斌博士谈到石墨烯未来发展时这样说道。

　　石墨烯产品是否会给我们的日常生活带来影响，杨斌博士的回答是肯定的，“任何一种颠覆性的材料面世以后，都会对我们的日常生活带来重要影响，否则也不能算是颠覆性材料。石墨烯的应用领域很广，对生活的方方面面都会产生影响。”未来，石墨烯触屏膜可能会取代现有ITO材料做成超波柔性器件，实现柔性屏和超薄屏；石墨烯应用于电池领域，提高电池性能，真正实现手机几分钟充满电；家居用品方面，将石墨烯制成衣服或腰带可作为保暖器；石墨烯涂料具有杀菌防腐的功能……这些，都将是未来石墨烯对世界的颠覆！

　　新模式新方法，江南石墨烯研究院带来新惊喜

——江南石墨烯研究院院长董国材

　　江南石墨烯研究院由常州市政府出资建立，属于公益性质的科研型事业单位，其成立目的主要在于搭建石墨烯材料及其应用的科技创新平台、技术转移平台、企业孵化平台、创业投资平台和国际交流合作平台，为国内外本领域科技人才和团队开展研发测试、转化科技成果、孵化科技项目、创办科技企业提供服务。在接受采访的过程中，董国材院长指出研究院采用全新的模式，“初期，研究院为涉足石墨烯的相关企业提供资金、技术等方面的支持，帮助他们建立实验室，研究新的技术和产品。在这个过程中，研究院也会伴随企业一起成长”。目前，研究所孵化的企业包括了从上游设备到生产工艺，再到产业化应用，几乎涵盖了整个产业链。

　　新方法则主要体现在研究院另辟蹊径，将石墨烯作为添加剂应用在企业已有产品中，用以改良和提升产品性能，相较于为新产品开拓新市场，这一办法显然更具优势。研究院拥有石墨烯研发技术，企业拥有渠道和市场，通过平台对接、整合资源、优势互补，共同促进石墨烯研发技术和产业化发展。如今已有不少成功案例出现，董国材院长介绍到，如在LED灯中添加石墨烯散热图层的石墨烯LED灯泡、石墨烯暖墙、石墨烯地板和石墨烯防腐涂料等等。

　　（来源：新材料在线）

　　2问答

　　当前国内外石墨烯的产业格局是怎样的，中国石墨烯未来几年的市场空间有多大，目前中国的石墨烯产业最急需的扶持政策是什么？记者专访了中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春。

　　记者：世界知名信息技术研究和分析机构Gartner发布《2015年度新兴技术成熟度曲线报告》，评估了112个领域超过2000项新兴技术的市场类型、成熟度、商业应用及未来发展。按照gartner新兴技术成熟度曲线图，石墨烯现在处于哪个阶段？

　　李义春：在gartner新兴技术成熟度曲线图上，石墨烯目前尚属于导入期阶段，还需要经过一个较高的过程，据我们联盟保守统计，去年在全国大概销售了5个亿，但是各地报的可能比较多，达到了几十个亿，石墨烯产业一旦形成了突破点之后，可能很快会实现指数式发展。我们联盟预测，到2020年，中国石墨烯产业能达到1000个亿。

　　记者：据了解，目前国内大多数的企业采取氧化还原法生产石墨烯，因为CVD法（化学气相沉淀CVD法）制作成本太高，你认为未来哪条技术路线是主流？以下游应用带动整个行业演进，可以分为几个阶段？

　　李义春：目前在中国并不是大部分企业在用氧化还原法生产石墨烯，应该说有一半企业在用，除了使用氧化还原法外，也会采用超临界法，也有一些企业应用新的技术，包括物理技术方面也都在做，并不是完全用氧化还原法。虽然CVD法是目前最有可能实现工业化制备高质量、大面积石墨烯的方法，但现阶段成本较高，工艺条件还需进一步完善，因此CVD法目前在国内企业并未普及。另外，高校实验室做实验可能会使用氧化还原法。

　　从制备技术上看，每一种制备技术生产出来的石墨烯都有各自的特点。氧化还原法、超临界法等都有各自不同的品质、功效、特性和性价比，所以其应用领域也不一样。不同的制备技术适合不同的应用领域，因此要根据其应用领域来选用制备技术，以达到更适合这方面应用的最佳效果。

　　在较合理研究方式的应用上，主要看目前的市场有多大，从国家重点战略考虑，目前我们要做的重点在新能源领域，比如新能源电池、超电容器以及复合材料等。首先，在复合材料方面会比较注重防腐，可能会在石墨烯增强橡胶这一块有所突破。其次，在热管理上，CVD膜作为传热导热散热的材料，有大的应用。另外，石墨烯在触屏技术的应用上，从性价比来看，它并没有显示出巨大的优越性，相当于传统的ITO（纳米铟锡金属氧化物）。其实在国外现在也是这方面比较接地气，国外比较重视传感等高端技术，但这一领域仍停留在实验室阶段，尚未进入中试。

　　记者：美国、韩国和日本这些欧美国家也在研发石墨烯材料，但主要是一些大企业在做，比如三星，而在中国主要是以二维碳素、第六元素等小企业为主，为何会形成这样的产业格局？石墨烯领域未来会诞生类似光伏领域此前赛维、英利这样的独角兽吗？

　　李义春：之所以形成这样的国内外格局，一方面，我觉得我们国内的中小企业创新热情比较高，而大企业尤其像国企、央企，它们的创新积极性可能还不够，虽然有其内在的影响因素；另一方面，国外的大企业重视和发展石墨烯产业，基本上是着眼于未来10到20年的战略布局，而非解决当前的问题，这些大企业如IBM、三星，它们都着眼于未来10到20年的一些技术储备和战略布局所进行的研究，因此它们走的是高端路线，利用石墨烯的优异性来研发高端产品。然而国内的中小企业，现在仍面临生存和转型问题。

　　关于石墨烯领域会不会诞生类似光伏江西赛维这样的独角兽，能不能形成光伏的产业过剩，目前我认为没有可能。因为现在石墨烯关键不是制备，而是应用，但这对石墨烯来讲，并不像味精那样随便可以放到里面，它有一个强大的而且高的应用门槛。比如把石墨烯应用到新能源、涂料等领域，这些领域需要非常强的研发实力，每一道程序无形中都存在一个门槛，因此就很难形成大规模的产业化。而光伏的产业化就是要有钱，只要有钱，就可以形成一套完整的生产线，做好市场就行，但是做石墨烯产业并不是有钱就行，它需要研发出成套设备，更重要的是需要一定的时间把应用慢慢做好，而且每一个应用对石墨烯都有不同的要求。如果不考虑应用，仅仅是有钱，就上套一百多吨甚至一千吨的生产线，那如此大批量的石墨烯生产出来都卖给谁？所以还是要回到应用上来做。因此，石墨烯领域形成不了产能过剩，当然也形成不了过热。

　　记者：去年11月27日，中航工业高调进军石墨烯，中航工业连同中航工业基础院、中航工业航材共同签署了中航石墨烯科技发展有限公司投资协议，并表示石墨烯作为一种有可能颠覆未来发展的战略性新兴材料，发展正当其时。华为去年10月，在英国对外宣布与曼彻斯特大学合作研究石墨烯的应用，共同开发ICT领域的下一代高性能技术。华为和中航工业进入石墨烯研发的路径和动机是什么呢？

　　李义春：从华为来说，它很实际，主要在电子器件方面解决散热问题和一些技术问题。这些问题能不能用石墨烯来解决呢，它提出这样的思考，并拿出一定的资金进行研发，这很实际，而且导向型很强，同时它也有自己的石墨烯团队，以便于对不同的石墨烯进行多种匹配。在国内，它是我们联盟的主要成员，而且现在也在和我们联盟的很多其它成员单位都在合作。

　　从中航来说，它是依托航材院来进行这方面的研究，航材院近期称研发出比较大的膜，这在技术上有一定价值，但是至今仍没有看到正式的产品在用户中应用。也就是说，它现在还没有真正卖到钱，尚未被用户真正接受，我觉得它应该还停留在产品的研发阶段。

　　市场并不是有资金就能发力，好比说目前有几个领域已非常成熟，市场订单也有，但大部分领域还处于应用化研发阶段，在这一阶段需要的不仅仅是资金，更需要进行长时间的反复的实验，整个团队要进行耐心的研究。现在也有好多企业提出需求并介入其中，但这并不是资本的问题，因此，在这一领域超过5个亿的投资都是概念性的，砸一两个亿也有可能，这是比较正常的。目前华为没有达到这个程度，中兴、南车等一些比较大的企业也都在做。

　　记者：目前石墨烯的市场定价特别混乱，投资者比较关心这一话题，你认为合理的市场定价体系应该是什么样的？

　　李义春：我认为市场定价这种所谓的混乱是对的，它取决于石墨烯市场的需求量，价格是可以谈的，比如说购买十吨和购买一公斤，价格是完全不一样的，再者如果购买者能开发出商业应用前景很大的领域，生产企业也可以免费赠送，以便于双方进行战略合作，我觉得这些是正常的，并不是非常商品化的。

　　现在的市场价格都是一对一谈，并没有公开的标榜，相对来说，买家的营销能力比较强一些。实验室的购买者比较多购买量比较小，也没有长期性，价格相对较高，而市场价则相对较低，也有像比亚迪每年都是几百吨石墨烯浆料的采购，这个价格就很低了。这种所谓的价格混乱是正常的，只要是购买后可以使成本降低，那就购买，不要老惦记着价格，那不是市场经济的做法。

　　记者：当前石墨烯生产存在一些外部性问题，比如对环境的污染如何解决？

　　李义春：对于存在的外部性问题，那就应该执行严格环保制度，但现在还没有出台与石墨烯产业相关的环保政策。我认为也没有必要，因为石墨烯是酸碱的，一般都存放在化工区，存放在化工厂更好，它并不向外界排放，而是直接被运至化工区集中进行专门的酸碱处理。其实它就是化工厂里的，而且没排放出污染物，也没有烟尘，所以就不能称之为污染。

　　石墨烯在用过之后也不算是废酸，仍然可以回收利用，而且回收的成本也并不高。现在有许多下游企业购买这种酸，比如说酸是十块钱购买的，企业用完后就以八块钱出售，企业都在等着用，卖得很快，根本就停留不了。

　　石墨烯现在是企业加科研机构的产学研体系，这在以前实际上是名义上的，没有实质的，而我们现在的联动产业群最后会变成一种产业基金，对一些项目的投资，可能都已经实现了这种金融资本的聚集。如果有些项目好的话，大家可以直接过来投资，目前我们联盟和东旭光电正在合作，东旭光电有10个亿的投资规模，我们和地方政府一起配套完善，地方政府也拿出一部分资金建立一些基金，我们现在大概有两三支这样的基金。

　　记者：对石墨烯的扶持政策来说，欧盟有旗舰计划，各国也都有各自的政策，现在中国国家研发计划、“十三五”新材料规划也列入了石墨烯项目，各地也相继建立石墨烯应用示范基地，你觉得和国外相比，在产业扶持上中国还存在哪些差距？

　　李义春：去年11月30日，工信部、发改委和科技部等三部委发布了《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》，计划在2020年形成完善的石墨烯产业体系，实现石墨烯材料标准化、系列化和低成本化，在多领域实现规模化应用。从这个《意见》中不难看出，现在不但是工信部重视这个产业，发改委也都列了进来，而且科技部在纳米专项上也已公布相关规划，但这一项目偏基础，没有解决我们当前面临的石墨烯应用的关键技术问题，现在还处于布局阶段，剩下的明年在关键技术应用上会再做布局。

　　现在工信部、发改委和科技部等部委的支持力度还是可以的，工信部大概会布局几个亿，发改委也会布局几个亿，科技部也会拿出几个亿来支持，在“十三五”新材料规划上暂时还没有再发新的文件，目前阶段主要就是落实上述文件。

　　记者：现在中国的投资者进入石墨烯这个行业还是不是个比较恰当的时机？

　　李义春：我认为不管什么时候进入都不会落后，首先，随着产业越来越成熟，投资回报率会越来越低，风险也越来越小。从整个产业来看，我觉得重点在产业投资，东旭光电在前期的投资基本都是在产业上。所谓产业投资，就是大家对石墨烯产业是认可的，但是具体对哪个项目就不一定，这也和团队各方面有关。产业投资其实就是基金的形式，多投一些项目的话，可能有一些会成功，但要是都砸在一个篮子里，那企业的风险相对就比较高。比如当前的互联网产业，可以说成千上万个互联网企业中，也有不少企业没做好，但是不能就此判定互联网产业不行，而是因为它们所投项目不行。我觉得石墨烯这个产业值得投，据了解，现在全国有一千多个石墨烯团队，但是具体哪个团队、哪个项目，我不敢说，因为对于一个项目的成功，有各种因素的综合影响，它取决于技术、市场团队等。

　　（来源：经济观察网）

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