“材料之王”石墨烯迎来国家队，打造石墨烯产业集群，为何要强调规模化制备？

近日，工业和信息化部批复组建国家石墨烯创新中心、国家虚拟现实创新中心、国家超高清视频创新中心等3家国家制造业创新中心。


其中国家石墨烯创新中心依托宁波石墨烯创新中心有限公司组建，建设地位于浙江宁波，股东单位充分汇聚了浙江、江苏、广东等14个省份的行业创新力量。


石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。


“材料之王”石墨烯迎来国家队，打造石墨烯产业集群，为何要强调规模化制备？



石墨烯材料具备优异的导电性、出色的机械性能、极高的导热性、超大比表面积、优异的阻隔性能等，在锂电池导电浆料、涂料涂层、导热膜、柔性显示以及传感器方面都有应用，被称为“新材料之王”。


一、石墨烯的应用


1、基础研究


石墨烯对物理学基础研究有着特殊意义，它使得一些此前只能在理论上进行论证的量子效应可以通过实验经行验证。


2、传感器


石墨烯可以做成化学传感器，这个过程主要是通过石墨烯的表面吸附性能来完成的，根据部分学者的研究可知，石墨烯化学探测器的灵敏度可以与单分子检测的极限相比拟。


3、晶体管


石墨烯可以用来制作晶体管，由于石墨烯结构的高度稳定性，这种晶体管在接近单个原子的尺度上依然能稳定地工作。


“材料之王”石墨烯迎来国家队，打造石墨烯产业集群，为何要强调规模化制备？


4、柔性显示屏


消费电子展上可弯曲屏幕备受瞩目，成为未来移动设备显示屏的发展趋势。


5、新能源电池


新能源电池也是石墨烯最早商用的一大重要领域。


6、海水淡化


石墨烯过滤器比其他海水淡化技术要使用的多。


7、储氢材料


石墨烯具有质量轻、高化学稳定性和高比表面积等优点，使之成为储氢材料的最佳候选者。


8、航空航天


由于高导电性、高强度、超轻薄等特性，石墨烯在航天军工领域的应用优势也是极为突出的。


9、感光元件


以石墨烯作为感光元件材质的新型感光元件，可望透过特殊结构，让感光能力比现有CMOS或CCD提高上千倍，而且损耗的能源也仅需原本10%。可应用在监视器与卫星成像领域中，可以应用于照相机、智能手机等。


10、复合材料


基于石墨烯的复合材料是石墨烯应用领域中的重要研究方向，其在能量储存、液晶器件、电子器件、生物材料、传感材料和催化剂载体等领域展现出了优良性能，具有广阔的应用前景。


11、生物


石墨烯被用来加速人类骨髓间充质干细胞的成骨分化，同时也被用来制造碳化硅上外延石墨烯的生物传感器。


二、为什么强调石墨烯材料规模化制备？


石墨烯制备面临着制造失败率高，石墨烯发展的最大的难点是技术突破和量产。石墨烯制备面临着制造失败率高，单价高，成本高等一系列阻碍量产的难题。


中国是世界上石墨资源储备最大的国家，石墨矿储量占世界总储量的近75%，年产量占世界总产量的72%。主要分布在黑龙江、内蒙古、四川、山西、山东和河南等地；其中，黑龙江省已查明晶质石墨资源分布最多，占比为47%。内蒙古占比19%，四川占比8%，山西占比8%。


“材料之王”石墨烯迎来国家队，打造石墨烯产业集群，为何要强调规模化制备？


中国石墨烯行业可分为上游原材料及设备供应商、中游石墨烯生产商、以及下游石墨烯的应用领域。中国石墨烯行业上游是石墨烯原材料与设备供应商，其原材料包括石墨、甲烷气体等，设备为分散机、化学气相沉积设备等，设备价格从万元至几百万元不等，中国石墨烯粉体国产设备已达到较高水平，无需依赖进口。中游石墨烯头部生产商正积极拓展上下游市场，推动一体化经营及产业链整合。


未来随着新能源汽车渗透率的持续攀升，石墨烯的需求有望快速增长，8月份宁德时代首席科学家吴凯就曾表示，宁德时代计划在2023年推出新一代电池电芯：凝聚态电池。凝聚态电池拥有安全性高、可靠性高、循环寿命好等特点，实现凝聚态电池的重要材料就是获得诺贝尔物理学奖的石墨烯。


文章来源： 齐鲁壹点，巴菲财富，拾光清语，财华社