石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬 多家公司布局
【編者按】石墨烯是新材料領(lǐng)域一顆耀眼的新星氛硬。由于具備眾多優(yōu)異的力學(xué)、光學(xué)偶村、電學(xué)和微觀量子性質(zhì)柄午,石墨烯有望在電子、新能源娶架、高端制造爽咒、醫(yī)療等領(lǐng)域展開多種應(yīng)用。未來下游應(yīng)用市場有望達(dá)到萬億元級別窿侈,預(yù)計(jì)最先將應(yīng)用于太陽能透明電極炼幔、散熱材料和觸摸屏等領(lǐng)域。近兩年來史简,石墨烯產(chǎn)業(yè)化方向逐漸清晰乃秀,各國有關(guān)石墨烯產(chǎn)業(yè)支持政策也進(jìn)一步加大。
石墨烯是新材料領(lǐng)域一顆耀眼的新星圆兵。由于具備眾多優(yōu)異的力學(xué)跺讯、光學(xué)、電學(xué)和微觀量子性質(zhì),石墨烯有望在電子刀脏、新能源局荚、高端制造、醫(yī)療等領(lǐng)域展開多種應(yīng)用愈污。未來下游應(yīng)用市場有望達(dá)到萬億元級別耀态,預(yù)計(jì)最先將應(yīng)用于太陽能透明電極、散熱材料和觸摸屏等領(lǐng)域钙畔。
石墨烯目前處于產(chǎn)業(yè)化攻堅(jiān)階段茫陆,在技術(shù)、工藝和產(chǎn)業(yè)鏈對接方面需要投入大量資源埂荤。產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵和難點(diǎn)是相關(guān)材料的制備毛围、轉(zhuǎn)移技術(shù)和上下游產(chǎn)業(yè)鏈整合。美國屁蕾、英國沸恤、中國、日本和韓國等國家的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)處于相對前列躺潘。
涉及石墨烯業(yè)務(wù)的上市公司較多真稚,但均處于研發(fā)試驗(yàn)或新涉階段,尚未對業(yè)績構(gòu)成實(shí)質(zhì)性影響毕亲。
新材料領(lǐng)域的重大突破
石墨烯是由單層碳原子構(gòu)成的六角形蜂巢晶格的平面二維材料农帝,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,各項(xiàng)物理性質(zhì)優(yōu)異项蝉。石墨烯的發(fā)現(xiàn)顛覆了凝聚態(tài)物理學(xué)界既往的二維材料不能在有限溫度下存在的觀念舆飒。
石墨烯具備眾多優(yōu)異的力學(xué)、光學(xué)白找、電學(xué)和微觀量子性質(zhì)能真,是目前最薄也是最堅(jiān)硬的納米材料,同時(shí)具備透光性好扰柠、導(dǎo)熱系數(shù)高粉铐、電子遷移率高、電阻率低卤档、機(jī)械強(qiáng)度高等眾多普通材料不具備的性能蝙泼,未來有望在電極、電池劝枣、晶體管踱承、觸摸屏、太陽能哨免、傳感器茎活、超輕材料昙沦、醫(yī)療、海水淡化等眾多領(lǐng)域應(yīng)用载荔,是最有前景的先進(jìn)材料之一盾饮。
石墨烯材料分為兩類,一類是由單層或多層石墨烯構(gòu)成的薄膜懒熙,另一種是由多層石墨烯構(gòu)成的微片档价。石墨烯薄膜又分為單晶薄膜和多晶薄膜。其中單晶薄膜可以用于集成電路等電子領(lǐng)域囤乎,但是產(chǎn)業(yè)化尚待時(shí)日靡黑。而多晶薄膜有望在5-10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,替代ITO玻璃用于制造觸摸屏特別是柔性制造屏和其他需要透明電極的領(lǐng)域敢薄。除了純石墨烯之外帽惠,另外還有很多石墨烯衍生物,未來也會(huì)有較為廣泛的應(yīng)用艇线。
總體而言剧鹏,石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒅饕性陔娮印⑿履茉从温埂⑸镝t(yī)療盔惑、高精度制造業(yè)、水處理等高精尖技術(shù)領(lǐng)域义誓。
傳感器方面律坎,納米傳感器尺寸小、精度高蟋定。原子級別的傳感器與普通傳感器相比途凫,具備多種獨(dú)有的微觀性質(zhì),顯著拓寬了傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域溢吻。納米傳感器可廣泛應(yīng)用于生物、化學(xué)果元、機(jī)械促王、航空、軍事等方面而晒。納米傳感器主要包括納米磁敏傳感器蝇狼、納米生物傳感器和納米光纖傳感器。納米傳感器尺寸主要取決于探針針頭大小倡怎,傳感器尺寸可顯著減小迅耘,同時(shí)感應(yīng)時(shí)間大大縮短,滿足微觀高精度測量需要监署。隨著工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境監(jiān)測的需要颤专,納米氣敏傳感器的研發(fā)獲得了長足的進(jìn)展,未來有望率先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。
目前已經(jīng)有用化學(xué)氣相沉積法在分散有催化劑的SiO2/Si基片上制得的單個(gè)的單壁碳納米管衙猾。此種碳納米管使得傳感器在復(fù)雜的氣體環(huán)境中具有選擇性柬激,區(qū)分度和靈敏度較之傳統(tǒng)的傳感器顯著提升。
單壁碳納米管具有優(yōu)異的電子斧与、機(jī)械行忘、力學(xué)等性能,但是納米管制備一直是難點(diǎn)筋劣。實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)可控的制備是單壁碳納米管應(yīng)用的基礎(chǔ)和關(guān)鍵牡徘,同時(shí)也成為碳納米管研究和應(yīng)用發(fā)展的瓶頸。
石墨烯良好的電導(dǎo)性能和透光性能正脸,使其在透明電導(dǎo)電極方面有非常好的應(yīng)用前景式伶。試驗(yàn)證明,石墨烯比表面積高達(dá)2600平方米/克睦忘,導(dǎo)電性極高焦厘,且儲(chǔ)能效率是現(xiàn)有材料的近兩倍,是理想的電極材料砖啄。石墨烯在取代其他電極材料方面有廣闊的應(yīng)用前景绽脏,即便是目前商用超極電容器使用的活性炭等材料,比表面積也不過1000-1800平方米/克蒸甜,石墨烯的電學(xué)綜合性能顯著超越當(dāng)前的各種材料棠耕。
傳統(tǒng)電極材料多采用ITO銦錫氧化物。銦元素價(jià)格昂貴柠新,且較為稀有窍荧。行業(yè)正在尋找一種成本更低的材料以替代ITO。石墨烯以其獨(dú)有的導(dǎo)電透明性質(zhì)成為備選材料恨憎。采用石墨烯制成的透明電極蕊退,不僅具備傳統(tǒng)電極的導(dǎo)電特性,同時(shí)還可以彎曲折疊憔恳,在搭建過程中可與建筑構(gòu)成一體化瓤荔,更加經(jīng)濟(jì)和實(shí)用。透明導(dǎo)電電極不僅應(yīng)用于太陽能領(lǐng)域钥组,同時(shí)還可應(yīng)用在觸摸屏输硝、液晶屏、發(fā)光LED和超級電容等多種光電領(lǐng)域程梦。目前全球?qū)嶒?yàn)室將石墨烯電極應(yīng)用至上述多類型產(chǎn)品点把,包括觸摸屏和超級電容。若能成功商業(yè)化乞贡,未來有望改變電子行業(yè)制造格局氢碰。
應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬
石墨烯是目前所知最薄克酿、最強(qiáng)和導(dǎo)電性最好的材料。研究發(fā)現(xiàn)济谢,通過建立三維堆疊多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯能夠制成具備極為敏感的高效光伏設(shè)備盏掉,可以利用太陽能產(chǎn)生電力。未來有望采用石墨烯制成轉(zhuǎn)換效率更高的新一代太陽能電池情腥。
從當(dāng)前的研究進(jìn)展來看毙向,石墨烯不僅可以制成太陽能電池用的透明電極,同時(shí)還可以用作插入半導(dǎo)體層之間的中間電極辰张。石墨烯最能發(fā)揮威力的領(lǐng)域是有機(jī)薄膜太陽能電池領(lǐng)域形负。在太陽能電池中使用石墨烯作為中間電極的優(yōu)點(diǎn)在于,石墨烯是透明的欢巡,而且與半導(dǎo)體層的相容性較高瞒礼。
化學(xué)摻雜可以大大降低石墨烯面電阻并調(diào)整石墨烯的功函數(shù),制成柔性更高的透明導(dǎo)電薄膜致驶。石墨烯制成的透明導(dǎo)電薄膜芯勘,不僅具備導(dǎo)電、透明等太陽能轉(zhuǎn)換器件所必備的性質(zhì)腺逛,還具備金屬材料所不具備的柔性荷愕。同時(shí),此種薄膜具備對中遠(yuǎn)紅外線高透性質(zhì)棍矛,能顯著提升太陽能的轉(zhuǎn)換效率安疗,是新一代太陽能電池的理想材料。當(dāng)前多晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率為30%够委,理論上石墨烯太陽能電池有望將轉(zhuǎn)換效率提升到60%荐类,未來太陽能電池有望實(shí)現(xiàn)小型化。石墨烯可以彎曲且透明茁帽,未來有望將石墨烯太陽能電池安裝在建筑物外墻玉罐,使太陽能用于日常照明和采暖等日常應(yīng)用。
目前潘拨,在石墨烯光伏材料研究領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的廠商之一是富士電機(jī)吊输。該公司正在積極開發(fā)采用石墨烯制成的太陽能電池透明導(dǎo)電膜。
超級電容器是基于高比表面積炭電極/電解液界面產(chǎn)生的電容战秋、或者基于過渡金屬氧化物/導(dǎo)電聚合物的表面及體相所發(fā)生的氧化還原反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換的電子元件。其構(gòu)造和電池類似柴炉,主要包括正負(fù)電極辟堡、電解液、隔膜和集流體青竹。
作為一種新型儲(chǔ)能裝置触晃,超級電容器具有體積小冗吟、輸出功率高、充電時(shí)間短皂计、使用壽命長演侍、工作溫度范圍寬、安全且無污染等優(yōu)點(diǎn)辉九,有望成為未來新型的電源裝置色递。要制造出高性能的超級電容器,電極材料是超級電容器的關(guān)鍵所在祷书,決定著電容器的主要性能指標(biāo)粪趋,如能量密度、功率密度和循環(huán)穩(wěn)定性等舔艾。目前磺浙,納米結(jié)構(gòu)的活性炭、碳化物轉(zhuǎn)化炭徒坡、碳納米管撕氧、氧化釕、聚苯胺和聚吡咯等均已用于微型超級電容器的電極材料喇完。但是上述材料整體性能不能滿足微型能源系統(tǒng)的要求伦泥。同時(shí),制造微型超級電容的光刻工藝復(fù)雜何暮,生產(chǎn)周期長奄喂,成本高昂,一定程度上制約了超級電容商業(yè)化進(jìn)程海洼。
試驗(yàn)證明跨新,石墨烯有望成為新型高效的超級電容器電極材料。目前已經(jīng)研究出以石墨烯為基礎(chǔ)的新型微型超級電容器坏逢,此類電容器外形小巧域帐,充放電速率高,同時(shí)具備極佳的機(jī)械柔性是整。與傳統(tǒng)固態(tài)電解質(zhì)相比赚朱,石墨烯電介質(zhì)可顯著提升電容器容量及耐用時(shí)間,可以與薄膜型鋰離子電池相媲美以叛。這種新穎的石墨烯微型電容器有望應(yīng)用于MEMS系統(tǒng)谁班、便攜式電子設(shè)備、無線傳感網(wǎng)絡(luò)疼喝、柔性顯示器诊乐,以及其多種生物體內(nèi)電子設(shè)備的儲(chǔ)能器件。
研究表明我值,石墨烯超級電容器的充放電速度比傳統(tǒng)電池快1000倍晰等。此項(xiàng)技術(shù)若能商業(yè)化然怕,未來汽車或手機(jī)充電時(shí)間有望大大縮短。目前歉莫,超級電容器主要的技術(shù)瓶頸在于提升介質(zhì)能量密度鱼灶,同時(shí)需要將成本降低。
觸摸屏是石墨烯未來應(yīng)用的又一大熱點(diǎn)张绊。近幾年隨著智能手機(jī)和平板電腦的大規(guī)模普及信高,全球觸摸屏需求量也隨之大幅增加。數(shù)據(jù)顯示先嬉,2013年全球電子設(shè)備觸摸屏總面積同比增長兩倍轧苫,達(dá)到2550萬平方米。預(yù)計(jì)到2015年疫蔓,觸摸屏生產(chǎn)面積將達(dá)到3590萬平方米含懊。
與傳統(tǒng)的ITO觸摸屏相比,石墨烯觸摸屏無毒環(huán)保衅胀,相比ITO使用有毒的稀有金屬銦岔乔,石墨烯對環(huán)境友好。其次滚躯,石墨烯的光學(xué)性能要優(yōu)于ITO雏门,能部分消除鏡面反射,可有效解決長期困擾ITO的光學(xué)鏡面反射問題掸掏。在強(qiáng)光下茁影,ITO屏幕會(huì)變黑,而同樣情況下的石墨烯觸摸屏鏡面反射會(huì)減弱很多丧凤。石墨烯還能折疊彎曲募闲,未來有望延伸至移動(dòng)智能穿戴設(shè)備領(lǐng)域。在未來的觸摸屏領(lǐng)域晰奉,石墨烯電容式觸摸屏有望替代現(xiàn)有的氧化銦錫ITO透明電極嘱庸。
石墨烯觸摸屏研究處于前列的國家有美國、英國措抒、日本和韓國滥尉。目前開始產(chǎn)業(yè)化的公司有韓國三星、日本索尼精克、二維碳素昼反、美英的Cambrios Tec以及3M。日本東麗硅魁、東芝塔奋、索尼產(chǎn)研和信越化學(xué)、三星等廠商在石墨烯研究方面進(jìn)展迅速。
近期有報(bào)道稱啼康,IBM公司研制出首款由石墨烯圓片制成的集成電路≌』粒科學(xué)家預(yù)測凑逗,這項(xiàng)突破可能預(yù)示著未來有望采用石墨烯圓片來替代硅晶片。這塊集成電路建立在一塊碳化硅上否淤,并且由一些石墨烯場效應(yīng)晶體管組成悄但。最新的石墨烯集成電路混頻最多可達(dá)10G赫茲,承受125攝氏度的高溫石抡。
未來石墨烯集成電路有望使智能手機(jī)檐嚣、平板電腦和可穿戴電子設(shè)備等電子終端運(yùn)行速度更高、能效更低啰扛、成本更低嚎京。
生物傳感器是生命分析化學(xué)及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的重要研究方向,已廣泛應(yīng)用于臨床疾病診斷和治療研究隐解。石墨烯制成的生物傳感器對生命分析領(lǐng)域的快速發(fā)展具有重要現(xiàn)實(shí)意義鞍帝。在基因組測序技術(shù)領(lǐng)域,最近成功開發(fā)出來的DNA感測器煞茫,是一種以石墨烯為基礎(chǔ)的場效應(yīng)類晶體管設(shè)備帕涌,能探測DNA鏈的旋轉(zhuǎn)和位置結(jié)構(gòu)。該感測器利用石墨烯的電學(xué)性質(zhì)续徽,成功實(shí)現(xiàn)檢測DNA序列的微觀功能蚓曼。
蘇州納米研究所研究出使用PEG包被熒光標(biāo)簽的納米石墨烯片NGS在體內(nèi)的作用,在活體內(nèi)異種皮膚腫瘤移植熒光成像中袒忿,NGS表現(xiàn)出了高腫瘤細(xì)胞攝取率价烘。盡管對這種新型碳納米材料在體內(nèi)表現(xiàn)還需要更多的認(rèn)知以及長期的毒性研究,但是此種方法為石墨烯在諸如腫瘤治療的生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域提供了方向莽简。
此外扶楣,石墨烯由于其超高的載流子遷移率和導(dǎo)熱效率,未來有望成為LED導(dǎo)熱領(lǐng)域的新型應(yīng)用材料淹宽。
產(chǎn)業(yè)化尚待時(shí)日
技術(shù)問題是石墨烯商業(yè)化應(yīng)用的主要制約因素睬毒。如何低成本和高效率地制備大面積、高質(zhì)量石墨烯劫丧,并快速高效轉(zhuǎn)移至下游需求領(lǐng)域遣株,是石墨烯大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用主要致力的方向。
當(dāng)前制備石墨烯的方法有很多浊待,主要有物理和化學(xué)兩大類革哄。物理的方法主要是采取機(jī)械剝離方法,而化學(xué)方法主要集中在化學(xué)沉積和化學(xué)合成兩大方向缔类。上述物理方法制備石墨烯共同的缺點(diǎn)就是生產(chǎn)出的石墨烯厚度不一庭叙,可操作性差劲阎,并且無法生長出大尺寸的石墨烯。
化學(xué)沉積氣相法CVD提供了一種可控制的石墨烯方法鸠真。首先將平面基底如金屬薄膜和金屬單晶等置于高溫可分解的前驅(qū)體一般多為甲烷和乙烯等烴類中悯仙,通過高溫退火的方式使碳原子沉積在基底表面形成石墨烯,最后用化學(xué)方法去除金屬基底之后得到石墨烯吠卷。此方法可以形成較大面積的石墨烯片锡垄,但合成過程必須在高溫下進(jìn)行,石墨烯的良品率一般無法保證祭隔。此外货岭,還有化學(xué)溶液直接剝離法、高溫石墨膨脹法等疾渴。
上述石墨烯化學(xué)制備方法制得的石墨烯同樣也不穩(wěn)定千贯,且石墨烯片狀面積有限,商業(yè)化尚待時(shí)日搞坝。
整體而言丈牢,化學(xué)氣相沉積法CVD在規(guī)模化制備石墨烯的問題方面有新的突破瞄沙,也是目前制備石墨烯的主流技術(shù)之一已箫,但大規(guī)模商業(yè)化還需要進(jìn)一步提升工藝空間。
近兩年來坟荤,石墨烯產(chǎn)業(yè)化方向逐漸清晰蕴节,各國有關(guān)石墨烯產(chǎn)業(yè)支持政策也進(jìn)一步加大。
2013年1月挽沧,歐盟委員會(huì)將石墨烯列為未來新興技術(shù)旗艦項(xiàng)目之一贷弧。該項(xiàng)目的研究范圍十分廣泛,其中石墨烯的制備是核心糙官。歐盟委員計(jì)劃十年提供10億歐元資助窟潜,將石墨烯研究提升至戰(zhàn)略高度。
英國在之前投入5000萬英鎊支持石墨烯商業(yè)化應(yīng)用之后鱼催,接著追加投資2150萬英鎊資助石墨烯研究項(xiàng)目翅栖,推進(jìn)石墨烯商業(yè)化進(jìn)程,并建立國家石墨烯研究所NGI见毒,該機(jī)構(gòu)有望成為世界領(lǐng)先的石墨烯研究和開發(fā)中心谅褪。
2002-2013年,美國國家自然科學(xué)基金會(huì)關(guān)于石墨烯的資助達(dá)到500項(xiàng)吴攒。重點(diǎn)方向包括復(fù)合材料张抄、石墨烯電子器件、CMOS晶體管、存儲(chǔ)器件開發(fā)署惯,生物傳感器和石墨烯制備等方面左驾。同時(shí),美國國防部及其下屬機(jī)構(gòu)國防高級研究計(jì)劃署開展多項(xiàng)石墨烯研究項(xiàng)目极谊,重點(diǎn)開發(fā)更輕更小什荣、更快和更高頻的電子器件。2008年7月怀酷,計(jì)劃署發(fā)布碳電子射頻應(yīng)用項(xiàng)目,項(xiàng)目投資為2200萬美元嗜闻。IBM研制出截至頻率高達(dá)155GHz的石墨烯晶體管蜕依,是碳電子射頻應(yīng)用研發(fā)的里程碑。
2013年琉雳,密歇根理工大學(xué)成功研制三維石墨烯電極样眠,有望替代鉑電極在太陽能中的應(yīng)用。而馬爾拉大學(xué)開發(fā)出新型石墨烯納米復(fù)合材料翠肘,有望用作新型的吸附劑肩蹬。
同年,索尼通過改進(jìn)后的化學(xué)氣相沉積CVD法制作出約120mm×230mm的石墨烯薄膜档广,目標(biāo)是作為透明導(dǎo)電膜深酗。
我國也在加大對石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持,新材料“十二五”規(guī)劃為石墨烯產(chǎn)業(yè)明確了發(fā)展方向悄针。
當(dāng)前汁恍,我國在石墨烯基礎(chǔ)研究突出。2007-2013年間铛邦,中國國家自然科學(xué)基金會(huì)關(guān)于石墨烯的資助項(xiàng)目達(dá)到了1096項(xiàng)窃征,特別是在2012-2013年間,有關(guān)石墨烯的項(xiàng)目急劇增加紫鳄。重點(diǎn)項(xiàng)目包括:可見光響應(yīng)的新型石墨烯芳潦、納米復(fù)合材料光催化處理有機(jī)污染物、新興碳基復(fù)合材料灸蛤、鈦酸鋰-石墨烯負(fù)極材料可控及電化學(xué)性能研究鹃漩、高效石墨烯/半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)異質(zhì)節(jié)研究等。
2013年7月险毁,在中國產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)會(huì)的支持下殃恒,多家機(jī)構(gòu)發(fā)起中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,目前中國石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟已經(jīng)在無錫辱揭、青島离唐、深圳和寧波建立了4個(gè)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新基地。聯(lián)盟發(fā)起方中,除多家大學(xué)科研單位外亥鬓,還包括多家上市公司完沪。
從近兩年的我國專利申請情況來看,熱點(diǎn)領(lǐng)域主要集中石墨烯制備以及作為透明導(dǎo)電電極嵌戈、晶體管半導(dǎo)體器件以及傳感器和復(fù)合材料等領(lǐng)域覆积,這些也是石墨烯有希望最先產(chǎn)業(yè)化的領(lǐng)域,表明我國石墨烯產(chǎn)業(yè)處于第二階段熟呛,技術(shù)成長階段宽档,我國石墨烯研究正從實(shí)驗(yàn)室向產(chǎn)業(yè)化過渡。
根據(jù)中國知識產(chǎn)權(quán)網(wǎng)數(shù)據(jù)庵朝,截至2014年7月吗冤,中國有關(guān)石墨烯專利申請數(shù)量處于世界首位。不過改阳,從專利保護(hù)區(qū)域分布來看沐虐,美國、日本骚目、韓國等國家在世界其他主要國家都對其石墨烯專利申請了專利保護(hù)阴些。而我國機(jī)構(gòu)雖然在專利申請數(shù)量上具有優(yōu)勢,但基本上以國內(nèi)申請為主冷沿,很少有對其石墨烯專利的國外保護(hù)佣深。
作為頗有前景的高新技術(shù)材料,石墨烯有望在半導(dǎo)體病唁、光伏诬翩、鋰電池、航天羞菊、軍工贫巴、LED和觸控屏等領(lǐng)域帶來一次材料革命,一旦實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化隐户,其市場規(guī)模有望達(dá)到萬億元級別以上炕婶。
不過,從實(shí)際情況看來莱预,石墨烯產(chǎn)業(yè)化尚待時(shí)日柠掂,制造工藝不穩(wěn)定,成本居高不下依沮,仍是石墨烯走向產(chǎn)業(yè)化的主要制約因素涯贞。從制造工藝來看,目前業(yè)內(nèi)通行的方法均有各自的優(yōu)勢和缺陷危喉,產(chǎn)業(yè)技術(shù)路徑仍在探討之中宋渔。
目前開展石墨烯研究的主要是高兄菁玻科研院所等研究單位和少數(shù)企業(yè),研究力量比較分散皇拣,要盡快實(shí)現(xiàn)石墨烯產(chǎn)業(yè)化严蓖,必須通過技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)學(xué)研協(xié)作,建立一條完整的石墨烯研發(fā)氧急、生產(chǎn)颗胡、應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈,打造公共科技服務(wù)平臺(tái)和測試平臺(tái)吩坝,優(yōu)化研究和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)環(huán)境缩毯。
多家公司加速布局
2013年初,中科院重慶研究院制成國內(nèi)首片15英寸單層石墨烯和7英寸石墨烯觸摸屏姐硬,未來可用于手機(jī)和電腦等電子產(chǎn)品察遇。研究院制備15英寸銅箔襯底均勻單層石墨烯,并成功將其完整地轉(zhuǎn)移到柔性PET襯底和其他基底表面屁爵。
上海南江集團(tuán)與中科院重慶研究院共同推進(jìn)大面積單層石墨烯產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目,前期投資達(dá)2.67億元您凸。石墨烯產(chǎn)業(yè)基地已成功落戶重慶晚神,將力爭盡快建成首期生產(chǎn)線并投產(chǎn),形成1000萬片石墨烯產(chǎn)能宠宗。
2013年5月饮协,常州二維碳素科技、無錫格菲電子薄膜科技瓣硼、深圳力合光電傳感聯(lián)合江南石墨烯研究院宣布啰价,國內(nèi)首條年產(chǎn)3萬平方米的石墨烯薄膜生產(chǎn)線正式投產(chǎn)。常州二維碳素科技率先將石墨烯薄膜應(yīng)用于手機(jī)電容式觸摸屏聂映,并實(shí)現(xiàn)4英寸石墨烯觸摸屏手機(jī)小批量生產(chǎn)起便。無錫格菲電子薄膜科技表示,公司計(jì)劃生產(chǎn)50萬件石墨烯手機(jī)觸摸屏窖维,并計(jì)劃再融資1億元榆综,擴(kuò)大石墨烯手機(jī)觸摸屏生產(chǎn)規(guī)模。
二維碳素的核心技術(shù)是采用CVD工藝在銅基底上生長石墨烯薄膜的工藝铸史。將甲烷及輔助氣體通入反應(yīng)爐中鼻疮,經(jīng)過1000攝氏度以上的高溫加熱,甲烷碳?xì)滏I斷裂琳轿,碳原子在金屬催化劑基底上形成晶核判沟,進(jìn)而形成多晶薄膜。
上市公司方面崭篡,中國寶安000009旗下的貝特瑞公司在2011年11月完成石墨烯中試線建設(shè)并投入生產(chǎn)挪哄,目前公司有關(guān)石墨烯的研究方向主要是在負(fù)極材料領(lǐng)域吧秕。
烯碳新材000511在2013年完成戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型,從房地產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)向石墨烯等新材料產(chǎn)業(yè)中燥,實(shí)現(xiàn)了烯碳新材料的全產(chǎn)業(yè)鏈布局寇甸。根據(jù)公司烯碳產(chǎn)業(yè)集群的布局規(guī)劃,公司旗下產(chǎn)品包括資源類疗涉、應(yīng)用類和科技類前沿產(chǎn)品稀渊。2013年公司完成戰(zhàn)略布局:置入海城三巖礦業(yè)有限公司40%股權(quán);置入奧宇集團(tuán)有限公司51%股權(quán)和黑龍江牡丹江農(nóng)墾奧宇石墨深加工有限公司51%股權(quán)图漓;投資參股連云港601008市麗港稀土實(shí)業(yè)有限公司铐跷,基本完成石墨碳、耐火碳和活性碳之基礎(chǔ)產(chǎn)品布局肄朵。
早在2011年6月涧兜,金路集團(tuán)000510與中科院金屬所簽署技術(shù)開發(fā)合同,雙方將在“石墨烯材料及其應(yīng)用技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研發(fā)”方面展開合作贰漱,金屬所負(fù)責(zé)具體研究開發(fā)工作筹飒,并提供產(chǎn)業(yè)化可行性報(bào)告;公司負(fù)責(zé)提供研發(fā)經(jīng)費(fèi)簸悟,并組織相關(guān)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化及市場開發(fā)方面的工作皿遏。公司在研石墨烯透明導(dǎo)電薄膜刻伊、石墨烯基三維網(wǎng)絡(luò)散熱材料状寨、石墨烯基動(dòng)力電池項(xiàng)目篱俊。在石墨烯透明導(dǎo)電膜方面,金屬研究所能制備出4英寸的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜女责。
2014年3月漆枚,金路集團(tuán)發(fā)布公告稱,公司與金屬所前期的合作抵知,主要包括石墨烯散熱材料墙基、石墨烯功能涂層、石墨烯復(fù)合材料的制備技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)研發(fā)刷喜,石墨烯材料在電池中的應(yīng)用技術(shù)研發(fā)碘橘,石墨烯三維網(wǎng)絡(luò)材料應(yīng)用技術(shù)研發(fā)等;2014年年度研發(fā)計(jì)劃包括:石墨烯在鋰離子電池吱肌、鋰硫電池痘拆、導(dǎo)電油墨以及防腐涂層中的應(yīng)用研發(fā)。
中泰化學(xué)002092參股廈門凱納石墨烯技術(shù)有限公司35%股權(quán)氮墨。廈門凱納自2006年啟動(dòng)石墨烯技術(shù)的研發(fā)纺蛆,并于2010年5月正式注冊成立,成為國內(nèi)第一家專業(yè)從事石墨烯研發(fā)的企業(yè)规揪,率先向國內(nèi)外提供高品質(zhì)的石墨烯相關(guān)產(chǎn)品桥氏。
7月15日温峭,中泰化學(xué)披露廈門凱納石墨烯技術(shù)有限公司最新研發(fā)工作進(jìn)展情況。根據(jù)廈門凱納與中泰化學(xué)項(xiàng)目組的研發(fā)工作計(jì)劃蛆器,項(xiàng)目組技術(shù)研發(fā)人員已于近日進(jìn)駐公司研發(fā)實(shí)驗(yàn)基地芍惦,開展石墨烯與PVC聚合相關(guān)試驗(yàn),試驗(yàn)工作按計(jì)劃推進(jìn)和植。廈門凱納共向國家知識產(chǎn)權(quán)局申請了17項(xiàng)發(fā)明專利固鹏,其中被授予4項(xiàng)發(fā)明專利權(quán);1項(xiàng)實(shí)用新型專利權(quán)铅夷。
近日鹰个,康得新002450公告,公司擬在張家港設(shè)立張家港康得新石墨烯應(yīng)用科技场暮,注冊資本1億元骏拱,為康得新全資子公司。公司經(jīng)營范圍為石墨烯新材料技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用迁枪,石墨烯相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)难圣、生產(chǎn)和銷售等。不過冲肖,公司表示们豌,所涉石墨烯相關(guān)業(yè)務(wù)尚處于引進(jìn)和投資階段,尚未對公司經(jīng)營業(yè)績構(gòu)成實(shí)質(zhì)性影響阁危。
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