石墨烯的产业化应用实
例
Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
第4章石墨烯的产业化应用实例
石墨烯是一种神奇的材料，只要添加一点，其它材料就有可能产生神奇的效果，作为材料界革命性的“超级材料”，它几乎无所不能。自从2010年开始石墨烯透明导电薄膜和石墨烯触摸屏手机，以及添加了石墨烯材料的防腐涂料、塑料等新材料都表现出了优异的性能，引起了各界的关注。
目前在国内，石墨烯粉体，石墨烯薄膜和石墨烯浆料已具备批量化生产的能力，一系列石墨烯的产业化应用也已经大规模铺开。
1、石墨烯粉体
所谓“石墨烯粉体”，实际上就是单层石墨烯和多层石墨烯的混合物。目前公众对石墨烯的理解有些混乱。一些企业或者是媒体报道中虽然号称“石墨烯”，但是事实上可能仅是石墨而已。
事实上，现在全世界对石墨烯也没有一个明确的定义。材料+微信公众号内容专业，可以关注；资料显示，最初的石墨烯仅指一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角形呈蜂巢晶格的平面薄膜，是只有一个碳原子厚度的二维材料。2010年诺贝尔物理学表彰的石墨烯研究指的就是这种材料。后续研究表明，从电学性质上讲，两层与三层、乃至十层的碳原子也具有各自特殊物理性质，目前10层以内的说法逐渐被学术界认可。最近成立的中国石墨烯联盟标准化委员会认定，10层以内的碳原子材料才属于石墨烯范围。
2、石墨烯透明薄膜
而石墨烯透明薄膜是利用甲烷或者其它气体在铜箔上生长石墨烯，也就是所谓的气相沉积法，这种方法生产石墨烯更是与石墨资源毫无关系。石墨烯薄膜的生产，其实就是把气体通过一系列处理，特别是高温处理，使其生长在金属衬底上，直至在金属衬底上长满。而石墨烯本身是透明的，对于金属衬底来说，上面有没有附着石墨烯，在颜色上仅稍微有一点点差别，一般人很难看出来。但是，通过这种方法制作的石墨烯的尺寸，基本取决于金属衬底的大小，石墨烯薄膜的尺寸和技术水平关联度不大。材料+微信公众号内容专业，可以关注；在商业化的环境下，探讨石墨烯薄膜的尺寸意义不大，综合经济成本才是关键性的因素。在综合经济成本当中，原料虽然可以忽略，但是生产石墨烯以及石墨烯的转移总体来说还是一个很复杂的过程，每一道工序都在无尘的环境中进行。
3、石墨烯浆料
石墨烯浆料是可以应用与真空显示屏、锂离子电池等电子器件上的导电添加剂，它一般是由石墨烯在高温下起粘结作用的玻璃粉分散于有机载体中，经过轧制而形成粒度小的浆料。制成的浆料可以直接出售给下游企业进行显示屏、锂离子电池等的制备。
总体来看，目前批量生产石墨烯的方式主要有三种：一种是利用化学气相沉积法在金属表面生长出层率很高，面积很大的石墨烯薄膜材料；一种是将天然石墨通过物理或者化学的方法粉碎，形成石墨烯粉体看起来就是很细的黑色粉末；最后一种则是石墨烯浆料，通过加入分散剂制备石墨烯导电浆料，便于下游企业进行深加工使用。也因此，石墨烯的制备的分为：石墨烯薄膜，石墨烯粉体和石墨烯浆料。国内，现在前者以常州二维碳素科技有限公司、格菲电
子为代表，中间以第六元素、宁波墨西为代表；后者则是以万鑫石墨谷科技有限公司为代表。
4.1石墨烯透明导电薄膜
2016?年3月3日下午，四川省石墨烯产业技术创新联盟在德阳市成立。在成立大会上，他们宣布石墨烯透明导电薄膜已经进入中试阶段，不久将正式投产生产。石墨烯透明导电薄膜，厚度不足毫米，可以随意弯曲，将广泛运用在手机触摸屏等方面，智能手机软屏、柔性液晶面板等。
其实在导电薄膜应用方面，引领全球的国家是韩国。三星在2010年6月宣布与韩国成均馆大学共同制作了30英寸（对角线约76cm）的石墨烯片。这个巨大石墨烯片的制作方法在某种意义上类似于诺沃肖洛夫所采用的使用胶带的“机械式剥离法”。材料+微信公众号内容专业，可以关注；机械式剥离法是先把粘着胶带(最初使用了Scotch胶带，后来使用的是日本的日东胶带)贴在石墨上，然后通过揭下胶带把石墨烯转印到胶带上。成均馆大学等开发出的方法是采用卷对卷的方式把以CVD法制备于铜(Cu)箔上的石墨烯片转印到大型树脂片上。下图是成均馆大学[1]采用卷对卷的方式制备转移石墨烯薄膜的过程。
图4.1卷对卷制备转移石墨烯薄膜
卷轴式的转移步骤主要是：
1.?将聚合物膜粘在铜箔上的石墨烯膜上；
2.?化学刻蚀出去铜箔；
3.?将石墨烯薄膜转移到目标基底。日前，这项技术已经成功申请国际专利，主要应用于生产三星公司的触摸屏透明导电电极。
除了上述的转移方法，在国内主要是先在金属基底CVD生长石墨烯，然后用PMMA转移，溶解除去金属和PMMA，制备高质量的石墨烯膜。在实际生产中，为了减少石墨烯膜在转移过程中出现的不完整现象，通常会采用两种方法，再用丙酮溶解PMMA之前滴加少量PMMA溶液部分溶解前一步沉积的PMMA，有利于减少石墨烯与PMMA间的作用力，增强石墨烯与目标基底的接触，保证石墨烯膜的完整性；另外一种方法则是在Cu片上生长石墨烯薄膜，用PMMA转移，用氯化铁溶解金属铜，然后转移到其他基底表面，最后用丙酮溶解去除PMMA，最后把沉积有石墨烯薄膜的基底浸入到浓硝酸中得到P型掺杂的透明导电薄膜。由于其优越的性能，这种透明导电薄膜一般生产成本比较高，产品只适用于高端领域比如航空航天触摸屏，显示屏。
图4.2石墨烯薄膜的PMMA转移法
石墨烯透明导电薄膜主要用在太阳能电池和显示器件等方面。
图4.3石墨烯透明导电薄膜的主要应用
大比表面积和宽波段高透光率，可以在很大程度上增加到达激活区的太阳辐射，提高电池在高能谱区的灵敏度，同时还可以用作激活区的抗反射层提高透过率;?另外由于石墨烯的高空穴传输性同时还可以作为功能层应用在太阳能电池中，因此石墨烯薄膜在染料敏华太阳能电池和光伏电池领域的应用得到飞速发展。石墨烯薄膜作为电池的电极，通常用来取代传统的氧化物导电薄膜（比如氧化锡，氧化铟）等形成电池的电极组成部分。下图为石墨烯太阳能电池结构示意图。
图4.4石墨烯太阳能电池结构示意图(从上到下依次为：Ag-BCP-Cu-CuPc-PEDOT:PSS-Graphene-QuantumSubstrate，其中石墨烯替代了之前的ITO薄膜)平板显示器目前从电子表、游戏机到通讯设备、检测仪器，以及办公室自
动化设备，便携个人电脑、电子记事本、录相机、壁挂电视等等无所不用，因为它可达到薄轻如纸，画面精美、低电压、低功耗的要求。而石墨烯透明导电薄膜由于其超薄、透光率高、原料廉价以及性能稳定而备受研究者青睐。如下图：
图4.5石墨烯薄膜显示器(1-8层分别是：玻璃-石墨烯-Cr/Au层-聚乙烯醇-液晶-取向
层-ITO-玻璃)
借助光学显微镜和拉曼在玻璃基底上制备石墨烯薄膜，同时在其边缘镀上金属铬和金形成一个金属窗，和另一片ITO?形成夹层，在夹层间填上液晶分子，制备出具有高对比度的LCD?器件。
4.2石墨烯导电浆料?
在鸡西，一批石墨矿石被采出后经初加工形成了高纯度石墨原料，接着被运到500公里外的哈尔滨。在松花江北岸哈尔滨万鑫石墨谷科技有限公司生产线上，它们?经历一套世界水准复杂工艺的洗礼，完成从“路人”到“明星”的惊人巨变——普通石墨原料成为拥有超高电导性能的石墨烯产品，国内外多家主流锂电池生产企业?已决定采用冰城石墨烯产品。材料+微信公众号内容专业，可以关注；眼下，数吨石墨烯产品将从哈尔滨发货，不久将走上一家国外大型锂电池企业的生产线。石墨烯产品目前主要以导电浆料形态下线，便于下游采购企业直接使用。
石墨烯导电浆料本质上就是石墨烯与聚合物的复合，即石墨烯导电添加剂。石墨烯在锂离子电池上的应用主要有：
1.石墨烯在锂离子负极的应用：石墨烯直接作为锂离子电池负极，这个实现的方式就是石墨烯透明导电薄膜；石墨烯/SnO2?复合材料或石墨烯/Si?复合材料作为锂离子电池的负极，这方面的应用主要涉及石墨烯粉体的应用。
2.石墨烯在锂离子电池的正极的应用：石墨烯与磷酸铁锂、磷酸钒锂的复合做正极，这也是石墨烯粉体的下游应用。
3.石墨烯作为锂电池的导体添加剂则是石墨烯浆料的应用。
在锂离子电池中加入石墨烯导电浆料后，锂电池的大电流充放电性能、循环稳定性和安全性都得到了极大改善，其效果甚至超出了目前高性能动力锂电池用的碳纳米管导电添加剂。针对不同的聚合物基体和不同的需求，石墨烯浆料的制备方法主要有溶液混合。熔融共混和原位聚合法。其中熔融混合法因为成本低，是工业化最常见的方法。?
4.3石墨烯粉体
对石墨烯进行二次开发，解决分散、组装、成型等关键技术，实现石墨烯材料的复合化、成型化和功能化，是石墨烯粉体商业化发展的必由之路。
目前，国内各石墨烯相关企业纷纷在自身技术优势的基础上，开展石墨烯的下游应用，涉及的领域主要集中在锂离子电池、超级电容器、柔性显示屏、防护涂料、污水处理、人工肌肉等几个方面。在这些应用领域中，功能性涂料、锂离子电池、水污染处理三方面的研究最多，也是目前石墨烯应用中较成熟的领域。
4.3.1涂料篇
众所周知，金属腐蚀是一个很严重的全球性问题，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，制备高性能的防腐涂料迫在眉睫。
对于涂料来说，我们首先要解决涂料黏着性的问题，漆膜在基材上的附着一般认为是化学附着，也是最主要的漆膜附着类型。
考察漆膜对被涂物体表面的附着性，通常需要考虑以下三个方面的因素：
(1)?液态成膜物质对板材的“润湿程度”；
涂料对基材的润湿是透过涂料的流动来实现的。漆液在应用中必须呈很好的流动态，即使粉末涂料也必须达到流动态；只能透过漆液的流动来湿润被涂表面，才能达到漆膜对基材良好附着的目的。
(2)基材表面上“定向吸附层”的形成；
(3)成膜物与基材接口形成“双电子层”。(静电力)
防腐蚀涂料
依据耐腐蚀机理，考虑石墨烯是化学惰性物质，可起到阻隔的作用，防止其与腐蚀介质接触，从而保护基底材料免受剧烈化学反应的影响。
石墨烯对于基底物质，特别是金属材料的保护主要是形成沉积层，起到阻隔作用。晶格的大小是判断沉积层耐腐蚀性能的重要依据，半径越小其阻隔性能越好，耐蚀性能就越好。
对于复合镀层中的石墨烯来说，石墨烯所具备的独特结构使得它能更好的穿插于多个镀层金属晶粒之间，降低晶粒尺寸，填充镀层空洞裂纹。材料+微信公众号内容专业，可以关注；从电化学角度来说，石墨烯能更好地钝化镀层金属，使镀层的耐蚀性能进一步得到提高。对于复合涂料中的石墨烯，导电的石墨烯有着比其他无机惰性物质芯片具有更低的密度和更高的视径比(AspectRatio)，材料+微信公众号内容专业，可以关注；这意味着增加了腐蚀介质渗透路径的曲折程度，可以增加防止腐蚀介质到达基底物质的难度。石墨烯本身带有的基团使其容易与其他有机物复合，获得耐蚀性能更强的膜层。
同时，石墨烯被证明具有抗菌性，加入到防腐涂料中可提高涂料的防污性能。
石墨烯的抑菌性被2010年美国科学家Akhavan等所报道，石墨烯与细菌直接接触时，石墨烯就像纳米级无比锋利的刀片直接通过机械损伤来破坏细菌膜结构；另一方面，由于石墨烯优良的电子传输特性使得石墨烯能够轻易改变细菌膜表面的电位，从而引起膜表面细胞呼吸、电子传输，信号传输等功能混乱，导致细菌体内生化异常以致死亡。
在国内，第六元素是中国首家实现批量化生产石墨烯粉体的企业。采用石墨烯粉体结合常规防腐涂料体系研发出的全新石墨烯防腐涂料，该材料耐盐雾时间达2,500小时以上。超出传统防腐涂料(注：国家标准耐盐雾时间为600小时)的性能4倍以上。同时，这一数据也远远超过同行业其他石墨烯防腐涂料，根据公开信息，同行业其它石墨烯防腐涂料耐盐雾时间为1,500小时。
抗屏蔽涂料
电磁波向空中发射或泄露的现象称为“电磁辐射”。日常生活中经常用到的各种电器在工作状态都会产生电磁辐射，这些电磁波会对人体产生很大危害，由此产生了电磁屏蔽。材料+微信公众号内容专业，可以关注；作用原理是采用低电阻的导体材料，由于导体材料对电磁能流具有反射的引导作用，在导体材料内部产生与原电磁场相反的电流和磁极化，从而减弱原电磁场的辐射效果。
石墨烯基于优异的“导电性”。是作电磁蔽涂料的优良材料。石墨烯的结构有利于提高多次反射损耗。石墨烯是片状结构，如果其一层一层的紧密平行排列，面与面的接触实现导电通路，由于接触面大、电阻小，导电能力较强，这就是理想中的石墨烯屏蔽材料“导电网络”。
4.3.2锂离子电池篇?
锂离子电池广泛地应用在人们日常生活中。纵览理离子电池市场下游，由于技术与成本等问题，如今便携式电子产品是锂离子电池应用的主要领域，电动车是未来锂离子电池需求增长的主要领域。
目前锂离子电池的储理性能、循环稳定性、倍率充放电性质和极端条件稳定性等主要性质仍不能满足其在大型用电器如电动汽车和飞机等领域中的应用。锂离子电池的这些性质主要取决于其正负极材料的物理化学性质。
石墨烯在正极材料中的应用
正极材料的导电性是限制电池性能的重要因素。许多正极材料的实际容量远低于理论容量，特别是在大电流充放电时，其比容量迅速下降。加入电子导电性强的石墨烯后，一方面减少了电极活性材料与电解质之间的界面电阻，有利于Li+传导；同时，石墨烯片层包覆在电极材料表面抑制了金属氧化物的溶解和相变，保持了充放电过程中电极材料的结构稳定。
石墨烯在负极材料的应用
石墨烯具有很高的导电率、良好的机械强度、柔韧性、化学稳定性以及很高的比表面积，尤其是化学转化的石墨烯具有较大比例的官能团，因此非常适合作为复合电极材料的基底。
石墨烯对硅基、锡基等非碳负极材料进行掺杂改性，可以充分发挥石墨烯与被改性材料之间的协同效应。这类材料具有高理论容量，但其缺点是在嵌锂/脱锂过程中体积膨胀收缩变化明显。石墨烯掺杂改性后的复合材料能改善这两种材料单独使用时的缺点。
其优势主要体现在以下几方面：1.石墨烯片层柔韧，可有效缓冲金属类电极材料的体积膨胀；2.石墨烯优异的导电性能可以增强金属电极材料的电子传输能力；3.石墨烯表面的活化核点能控制在其表面生长的金属氧化物颗粒保持在纳米尺寸，改善材料的倍率性能；4.复合材料的比容量相对于纯石墨烯有较大提高；5.金属或金属氧化物的纳米颗粒能保护石墨烯表层，防止电解质插入石墨烯片层导致电极材料剥落现象。
石墨烯作为导电添加剂的应用
作为一种碳材料，导电添加剂也是石墨烯在锂离子电池中应用的一个主要方面，
对于碳负极材料，相比于乙炔黑导电添加剂，石墨烯作为导电添加剂能提供连续的导电网络，在循环充放电过程中不会因活性物质的体积变化而逐渐丧失导电接触，因而能有效提高材料的循环性能和高倍率性能。
石墨烯二维高比表面积的特殊结构以及其优异的电子传输能力，能有效改善正极材料的导电性能，提高锂离子的扩散传输能力。用石墨烯代替天然石墨、SuperP、乙炔黑等常用的电极材料导电添加剂，都能得到不错的效果。4.3.3水污染处理篇?
目前，处理水资源中重金属的常用材料是活性炭、沸石和交换树脂等，而成本较低的活性炭和沸石吸附能力差，吸附能力强的树脂和碳纤维价格昂贵。
2012年初，安德烈·海姆教授研究发现氧化石墨烯薄膜可屏蔽除水之外所有其他分子，洛克希德马丁公司斥巨资开发基于石墨烯材料的海水淡化装置，石墨烯材料有望在海水净化、污水处理等方面大显身手。材料+微信公众号内容专业，可以关注；国内利特纳米侯士峰博士针对当前我国重金属污染物的现状及存在的问题，自主研发的用于环境重金属处理的新型氧化石墨烯材料也属世
界首创。
对比活性碳、碳纳米管和石墨烯材料对低浓度含铅废水的吸附能力，氧化石墨烯对铅的吸附量高达800mg／g，远高于活性炭的60至120mg／g；同时，氧化石墨烯具有极强的再生能力，多次重复吸附／洗脱循环后的吸附能力仅下降5至10％。
氧化石墨烯何以拥有这么强大的重金属吸附能力的原因有两个方面：
一是氧化石墨烯是单原子层厚度的二维结构纳米材料，其比表面积理论上可达2600平方米／克，在所有碳纳米材料中是最大的；
二是在氧化石墨烯的制备过程中，其表面形成了大量的活性基团如羧基、羰基、羟基、环氧基等。因此，氧化石墨烯具有一个性能优异的吸附剂所需要的最基本的要素：足够大的比表面积和足够高的表面功能基团密度。
同时，也可以有效地“定制”氧化石墨烯的吸附特性，经过氧化石墨烯表面特异性基团的引入和表面分子水平的设计，氧化石墨烯材料的吸附特性会进一步升级，从而可以有效应对在处理水污染事件中的具体难题。
伴随着“十三五规划”和《中国制造2025》的出台，未来十年石墨烯还会以强劲的势头持续发展。材料+微信公众号内容专业，可以关注；除此，中国还具有发展石墨烯产业得天独厚的条件。据不完全统计，我国石墨矿储量占世界总储量的75%，产量占世界总产量的72%，是我国少有的几种具有国际竞争优势的矿产之一。有行业人士指出，在政策和行业公司的共同推动下，中国的石墨烯产业很可能改变其在石墨烯领域的追赶者角色，从而实现“弯道超车”，未来很可能以行业引领者的姿态出现在国际石墨烯市场中。
据了解，目前国内的石墨烯企业多为处于创业成长期的中小企业，虽然企业数量初具规模，但龙头企业数量不多，规模也相对较小，较难带动整体产业链的发展和完善。还需要相关部门加强对石墨烯产业化的引导扶持，有效整合企业、科研机构与政府之间的资源。总之伴随着相关政策的不断落地，加上优质的产能储备，未来中国的石墨烯行业在国际上的地位有望从追赶者变为引领者。
对石墨烯产业化现状和未来趋势的认识 ■ 文/姚 磊 北京碳世纪科技有限公司 近几年，石墨烯学术和产业界的许多专家学者已经针对石墨烯卓越的特性及广阔的应用前景，进行了细致、精彩的研究和解读。在此，笔者仅就北京碳世纪科技有限公司（以下简称“碳世纪”）在石墨烯产业化进程中遇到的机会和挑战进行分析。碳世纪主要采用化学法制备石墨烯，笔者本文所谈对石墨烯的认识和理解，也是基于化学法制备的石墨烯而言。另外，笔者在此声明，碳世纪有其特殊性，所遇到的问题不一定具备普遍性。 一、对石墨烯产业化的认识 1.现阶段石墨烯产业化需要的人才 自2004年石墨烯被发现到现在，科学界和产业界对这一新材料的研究已有近10年时间，但石墨烯产业真正的爆发是在近几年，特别是2010年石墨烯发明者获得诺贝尔奖以后。目前，在石墨烯领域还有大量相关工作需要突破，但同时也有大量应用研究成果随之而出，初步具备了产业化的可能性。 现阶段，在技术研发方面需要一 批具备“科学家的头脑、工程师的双 手”、既对石墨烯的性质有着深刻认 识，又对下游应用产品有着良好感觉 的人来完成开创期最关键、最艰难的 几步。 与此同时，产业还需要一些非技 术人员配合技术团队工作。目前，石墨 烯企业还没有发展到靠优厚的薪资来 吸引高素质管理人才加盟的程度。此 时，石墨烯行业的非技术团队更需要 一群乐观、对未来充满希望、不安于现 状、愿意为明天赌一把的人来支撑。 2.石墨烯的界定问题 石墨烯毕竟是微观世界中的纳 米材料。目前，业界还没有一个统一的 标准来界定什么是“石墨烯”。而且，估 计在很长一段时期内这样的标准也难 以出台。科研领域，讲究的是严谨和准 确；产业领域，讲究的是效率和结果。 如何抚平科学和技术之间的鸿 沟？现阶段，不必过多争论什么是石 墨烯。当下的重点工作是在保证能大 规模制备出高质量石墨烯的前提下， 将精力更多地向应用开发倾斜。石墨 烯具备能够很好促进其他材料提升性 能的纳米结构，可以在不破坏材料原 有基础性能的前提下，极大程度提升 该材料某些特殊性能。这一过程，主要 是通过对石墨烯和其他材料复合的方 式及对石墨烯片径的控制来实现。 “要做有用的石墨烯，而不是纯粹 的石墨烯。”化学法制备的石墨烯具备 上述特质。 3.石墨烯产业化过程中遇到的问题 目前，碳世纪已经有3款石墨烯 应用产品走出了实验室，开始进入示 范生产阶段。这3款产品分别是石墨 烯改性超级电容器用储能活性碳、石 墨烯改性高密度聚乙烯（H D P E），以 及一款目前还属保密阶段的产品。现 仅就石墨烯改性超级电容器用活性碳 为例，谈谈碳世纪对石墨烯应用的认 识和在产业化过程中遇到的问题。 活性炭是超级电容器电级材料的 主要组成部分。目前，应用在储能方面 新材料产业NO.11 201429
２０１８年石墨烯行业市场分析报告
投资要点 核心观点 2017年石墨烯产业化加速发展，随着《“十三五”材料领域科技创新专项规划》中重点发展石墨烯的政策颁布，在国家战略的大力支持和资本投入下，石墨烯下游应用有望实现产业化突破。石墨烯行业热点不断，百家争鸣，一派欣欣向荣之后隐现虚火过旺。面对石墨烯行业鱼龙混杂的现状，去伪存真，挖掘真正的石墨烯标的，成为该行业投资制胜的关键。氧化还原法作为最具潜力的石墨烯规模制备方法，其下游应用之一石墨烯锂电导电剂有望成为石墨烯产业化应用的突破点。建议跟踪国家扶持政策、高校科研成果等，短期适合主题投资，静候相关公司应用层面的产业化突破，提前布局石墨烯优质标的，关注道氏技术、东旭光电。 中国石墨烯产业化位居世界前列，相关企业遍地开花，去伪存真成关键 石墨烯产业是中国少数位居世界发展前列的产业之一。石墨烯产业化在我国起步早，发展迅速。得益于科研单位的技术进展，政府的政策支持，以及相关产业资金的大力投入，目前已经形成了囊诺几乎所有石墨烯下游应用的局面，呈现出“百花齐放百家争鸣”的大好形势。随着《中国制造2025》以及《“十三五”材料领域科技创新专项规划》中重点发展石墨烯的政策颁布，石墨烯产业化进一步迎来了投资热潮。但是重赏之下，有勇夫李逵亦有充数李鬼。面对石墨烯行业虚火过旺鱼龙混杂的问题，去伪存真、发掘真正投资办实事的石墨烯企业成为关键所在。 石墨烯下游市场突破点——锂电池导电剂 随着石墨烯应用的兴起，对于产业链上游石墨烯原料的需求日益增加，如何实现石墨烯原料的大规模制备成为业界最关心的问题，也是目前制约石墨烯产业飞速发展的最大瓶颈。决定量产的关键因素首先是技术成熟度，其次是制造成本和产业应用障碍。氧化还原法凭借技术成熟、成本低、产业化应用障碍少，成为最有前景的石墨烯规模制备方案。石墨烯主要分为粉体（微片）和薄膜两类，氧化还原法制备得到的是石墨烯粉体。在石墨烯粉体众多的下游应用中，石墨烯锂电池导电剂凭借市场规模巨大、替代现有体系简单、综合成本低的优势，有望率先成为石墨烯下游应用的突破点。
摘要：2013年1月，石墨烯入选欧盟两项“未来和新兴技术旗舰项目”之一（另一项为“人类大脑工程”），欧盟委员会计划在未来十年投入10亿欧元开展石墨烯应用技术研发与产业化，再一次激起了各界对这一革命性材料的关注。 关键字：石墨烯;态势;趋势;技术转移;石墨烯;态势;趋势;技术转移;石墨烯;技术转化;产业化 石墨烯（Graphene）又称单层墨，是一种新型的二维纳米材料，也是目前发现的硬度最高、韧性最强的纳米材料。因其特殊纳米结构和优异的物理化学性能，石墨烯在电子学、光学、磁学、生物医学、催化、储能和传感器等领域应用前景广阔，被公认为21世纪的“未来材料”和“革命性材料”。英国两位科学家因发现从石墨中有效分离石墨烯的方法而获得2010年诺贝尔奖，引起了科学界和产业界的高度关注，石墨烯相关专利开始呈现爆发式增长（2010年353件，2012年达1829件）。世界各国纷纷将石墨烯及其应用技术研发作为长期战略予以重点关注，美国、欧盟各国和日本等国家相继开展了大量石墨烯研发计划和项目。总体看来，石墨烯技术开始进入快速成长期，并迅速向技术成熟期跨越。全球石墨烯技术研发布局竞争日趋激烈，各国的技术优势正在逐步形成，但总体竞争格局还未完全形成。具体发展态势如下： 态势一：制备与改性的突破为产业化提供了技术支撑 一方面，石墨烯制备技术取得突破。石墨烯制备技术与设备是石墨烯生产的基础。一直以来，石墨烯大规模制备技术是阻碍其产业化的最重要因素。近来，石墨烯制备技术取得了若干突破，目前已形成自上而下（Top-Down）和自下而上（Bottom-Up）两种途径，开发出了从简易低成本制造到大面积量产工艺的多种方法，包括：机械剥离、氧化还原法、化学气象沉积（CVD）、外延生长、有机合成、液相剥离等。这些方法各有优缺点，需要根据不同的需求进行选择（表1）。其中，氧化还原法因成本低且易实现，有望成为最具发展前景的制备方法之一。同时，各种方法
石墨烯用作锂电负极产业化前景渺茫 2015-06-26 作者： 自从英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)二人因为“二维石墨烯材料的开创性实验”共同获得2010年诺贝尔物理学奖之后，任何与石墨烯有关的新闻或者研究成果都受到了人们极大的关注。最近两年，石墨烯相关“产业”在国内也是如火如荼，与石墨烯有关的数十支概念股一再被爆炒。 国际上当然也没闲着，比如一则轰动性的新闻报道宣称：西班牙Graphenano公司(一家工业规模生产石墨烯的公司)同西班牙科尔瓦多大学合作研究出全球首个石墨烯聚合材料电池，储电量是目前市场最好产品的3倍，用此电池提供电力的电动车最多能行驶1000公里，而充电时间不到8分钟。 Graphenano公司相关负责人称，虽然此电池具有各种优良的性能，但成本并不高，该电池的成本将比一般锂离子电池低77%，完全在消费者承受范围之内。 这则消息在国内被很多媒体转载报道，在新能源汽车界和锂电界引起了很大反响。最近有不少朋友询问笔者：“会做石墨烯电池吗?石墨烯电池前景如何?什么时候量产?”笔者相信，很多锂电界同仁也有类似的问题。并不是所有人都有电化学或者材料学背景，关注石墨烯电池也可能是出于不同目的，所以他们都不会问一个最基本的问题：什么是石墨烯电池? 在本文中，笔者希望能够揭开笼罩在石墨烯电池上面的神秘面纱，让大家真正了解石墨烯在电化学储能方面的应用价值，而不是被一些非专业的记者或者炒作者蒙蔽，即便真相也许并不是那么鼓舞人心。 什么是石墨烯?先来看看维基百科的定义：“石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道?成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一??碳原子厚度的二?材料。石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它?缀跏峭耆?该鞯模?晃??.3%的光;导热系?蹈哌_5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-8俜m，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。”
２０１８年石墨烯产业发展现状分析报告
目录 一 产业概况 （一）产业规模 （二）产业链分析 １． 产业链上游 ２． 产业链中游 ３． 产业链下游 （三）石墨烯产业区域分布 １． 石墨烯产业全球分布 ２． 我国石墨烯产业区域分布 （四）国内外重点企业动态 二 产业技术进展 （一）国外技术进展 （二）国内技术进展 三 产业发展问题及对策建议 （一）石墨烯产业发展存在的问题 （二）政策建议 图表目录 表１ 石墨烯制备方法 表２ 石墨烯应用产品及相关企业 表３ 我国石墨烯主要产区企业分布 表４ 国内主要石墨烯企业动态 表５ 各国石墨烯技术动态 表６ 我国石墨烯技术动态 图１ ２０１１－２０１７年我国石墨烯企业增长情况 图２ 石墨烯技术专利申请数量的年度分析 图３ 我国受理的石墨烯专利公开数量年度变化趋势图４ 全球石墨烯专利受理地区及机构分析 图５ 我国新注册石墨烯企业地区分布
摘 要：一石墨烯作为最受关注的新材料，２０１７年产业化进程不断加快，但受制于制备技术工艺不成熟二应用市场缺少实质性产 品，石墨烯突破产业化瓶颈尚需时日三与此同时，我国石墨 烯产业在发展过程中逐渐显现出同质化发展的苗头三未来， 需要进一步优化石墨烯产业市场环境，加强政策支撑二服务 支撑二产业支撑，提高石墨烯市场集中度和产业竞争力，以 推动石墨烯产业持续健康发展三 一 产业概况 总体来看，２０１７年石墨烯产业延续了近几年火热的势头，依然是社会关注度最高的新材料，产业规模不断扩大呈爆发式增长势头，技术专利数量快速增长，正在接近实现产业化三但是，从产业生命周期的角度看，石墨烯产业仍处在导入期：大量企业进入二中小企业为主二中上游产业发展速度相对较快二产业下游缺乏具有实质性应用产品，石墨烯产业化道路任重而道远三
第二章石墨烯应用领域 石墨烯因其独特的电学性能、力学性能、热性能、光学性能和高比表面积，近年来受到化学、物理、材料、能源、环境等领域的极大重视，应用前景广阔，被公认为21世纪的“未来材料”和“革命性材料”。具体在五个应用领域：一是储能领域。石墨烯可用于制造超级电容器、超级锂电池等。二是光电器件领域。石墨烯可用于制造太阳能电池、晶体管、电脑芯片、触摸屏、电子纸等。三是材料领域。石墨烯可作为新的添加剂，用于制造新型涂料以及制作防静电材料。四是生物医药领域。石墨烯良好的阻隔性能和生物相容性，可用于药物载体、生物诊断、荧光成像、生物监测等。五是散热领域。石墨烯散热薄膜可广泛应用于超薄大功耗电子产品，比如当前全球热销的智能手机、IPAD 电脑、半导体照明和液晶电视等。 中国科学院预计，到2024年前后，石墨烯器件有望替代互补金属氧化物半导体（CMOS）器件，在纳米电子器件、光电化学电池、超轻型飞机材料等研究领域得到应用。目前，全球范围内仅电子行业每年需消耗大约2500吨半导体晶硅，纯石墨烯的市场价格约为人民币1000元/g ，其若能替代晶硅市场份额的10%，就可以获得5000亿元以上的经济利益；全球每年对负极材料的需求量在2.5万吨以上，并保持了20%以上的增长，石墨烯若能作为负极材料获得锂离子电池市场份额的10%，就可以获得2500吨的市场规模。可见，石墨烯具有广阔的应用空间和巨大的经济效益。
正是在这一背景下，目前国内外对石墨烯技术的应用研究如火如荼，具体应用如下： 2.1 石墨烯锂离子电池 锂离子电池具有容量大、循环寿命长、无记忆性等优点，目前已成为全球消费类电子产品的首选电池以及新能源汽车的主流电池。高能量密度、快速充电是锂电池产品发展的必然趋势，在正极材料中添加导电剂是一种有效改善锂电性能的途径，可大大增加正负极的导电性能、提高电池体积能量密度、降低电阻，增加锂离子脱嵌及嵌入速度，显著提升电池的倍率充放电等性能，提高电动车的快充性能。 所谓石墨烯电池并非整个电池都用石墨烯材料制作，而是在电池的电
石墨烯产业实施方案
目前全球石墨烯由于研发成本高，仍未完全实现产业化。从全球 石墨烯商业化产品的发展现状来看，一方面，中国在石墨烯研发和产 品市场应用方面已经走在了世界前列；另一方面，在应用领域上，目 前市场上石墨烯应用最大的领域是复合材料和能源，其次在过滤净化 等其他领域也有少量应用。未来石墨烯还将在储能材料（锂电池、超 级电容器）、半导体、显示器件、热管理、材料学、环保、生物医学、航空航天等多个领域实现产业化，应用领域广泛，市场前景大好。 当前时期是我国以科学发展观为指导，实施新的国民经济和社会 发展规划的重要时期，也是我国经济结束WTO过渡期，加快融入国际 经济的关键时期。在这个时期，产业发展既要符合国家总体规划，满 足全面建设小康社会的要求，也要适应全球化过程中更为严峻的国际 竞争环境，不断提高竞争力，实现更快更好地发展。新的形势和任务，将对我国产业产生重要影响。 为加快区域产业结构调整和优化升级，依据国家和xx省产业发展 规划，结合区域产业xx年发展情况，制定该规划，请结合实际情况认 真贯彻执行。 第一条规划路线
深入贯彻落实科学发展观，加快转变发展方式，立足国内市场需求，以技术创新和创意设计为动力，以品牌建设为重点，延伸产业链，注重增值服务，着重提高发展质量和效益，建立产学研用相结合的产 业创新联盟，加快创新发展，加强节能减排与综合利用，打造创新化、创意化、品牌化、绿色化、信息化产业，促进产业转型升级，实现可 持续发展。 第二条原则 1、区域协同，部门联动。深入推进区域产业发展协同发展，在更 大区域范围内打造产业发展链条，形成错位发展、共同发展格局；加 强部门间的统筹协调，建立联动机制，形成合力。 2、产业联动，协同发展。统筹协调产业与关联产业联动发展，培 育关联生产性服务业，促进产业成链发展，提升产业发展水平，增强 行业发展的整体性和协调性，扩大高端产品服务供给，加快产业和产 品向价值链中高端跃升。 3、坚持创新发展。开发高效适用新技术，拓展产品应用领域，创 新行业经营模式，优化资源配置，促进融合，实现创新发展。 4、坚持融合发展。推进业态和模式创新，促进信息技术与产业深 度融合，强化产业与上下游产业跨界互动，加快产业跨越式发展。
石墨烯产业概况 石墨烯从组成上来看是非常普通的，就和我们写字用的铅笔、烤火用的碳一样，是一种碳材料。但是因为独特的原子排列——以六角型蜂巢结构周期性紧密排列而成的二维平面——又注定了石墨烯的不平凡，这一结构赋予了石墨烯很多出众的性能。 石墨烯是至今发现的最薄、强度最大、导电性能最好的一种新型纳米材料。比如，石墨烯的厚度仅一个碳原子层厚度，约0.335nm；他的热导率高达5300W/m·k，比铜的热导率还高上10倍以上；他的强度高达130GPa，将近钢的100倍；其在室温下的载流子迁移率约为15000cm2/（V·s），超过了硅材料的10倍，在锑化铟（InSb）的两倍以上，且受温度影响很小；单层石墨烯几乎完全透明，透明度达到97%以上。就是这些超群的性能，使石墨烯一度被冠以“新材料之王”、“黑金”等美誉。 石墨烯展现了在新能源、功能材料、电子信息、节能环保、生物健康、航空航天等领域的巨大应用潜力，被认为是开创超级计算机时代、改变世界的下一个万亿级产业。鉴于此，全球积极布局石墨烯产业，将其提升至战略高度，投入巨资大力研发，角力石墨烯研究领域。 石墨烯作为一种新材料与其他新材料，如纳米材料一样在应用领域的产业进程非常缓慢。但是，经过世界各地、各领域专家十余年的孜孜努力、全力攻克，还是取得了较为显著的成就。 石墨烯产业目前的细分产品主要是石墨烯粉体和石墨烯薄膜。 其中，石墨烯粉体材料制备工艺表现为类化工生产线的特点，现今已能百吨级制备石墨烯。石墨烯粉体材料以添加剂的形式提升产品性能，主要应用方向包括防腐涂料、锂电池、超级电容、导热塑料、消费电子散热片等行业。石墨烯粉体在这些领域以添加剂的形式与传统产品混合，结合石墨烯特殊的物理化学特性生产具备更多功能、更高性能的新产品。 而石墨烯薄膜，可以应用在导热膜上，发挥其优异的导热性能，用于智能手机、平板电脑等设备的散热层；或利用石墨烯的导电透光以及高度柔性，可以用来制作柔性显示屏、可穿戴设备等。石墨烯巨大的比表面积以及优异的电子传输性能，使得传感器领域成为石墨烯薄膜的一大目标市场；此外，石墨烯对硅的替代有望带来半导体领域颠覆性的革命，成为下一代集成电路、超级计算机的基础材料。 截至2020年，石墨烯已经实现较为成熟应用的方向主要有以下四个： （1）在新能源领域石墨烯粉末作为导电添加剂大幅提升电池、超级电容
石墨烯项目 投资建议书 规划设计/投资分析/产业运营
摘要 目前全球石墨烯由于研发成本高，仍未完全实现产业化。从全球石墨 烯商业化产品的发展现状来看，一方面，中国在石墨烯研发和产品市场应 用方面已经走在了世界前列；另一方面，在应用领域上，目前市场上石墨 烯应用最大的领域是复合材料和能源，其次在过滤净化等其他领域也有少 量应用。未来石墨烯还将在储能材料（锂电池、超级电容器）、半导体、 显示器件、热管理、材料学、环保、生物医学、航空航天等多个领域实现 产业化，应用领域广泛，市场前景大好。 该石墨烯项目计划总投资2916.31万元，其中：固定资产投资2386.48万元，占项目总投资的81.83%；流动资金529.83万元，占项 目总投资的18.17%。 本期项目达产年营业收入4987.00万元，总成本费用3808.92万元，税金及附加51.89万元，利润总额1178.08万元，利税总额 1392.46万元，税后净利润883.56万元，达产年纳税总额508.90万元；达产年投资利润率40.40%，投资利税率47.75%，投资回报率30.30%，全部投资回收期4.80年，提供就业职位97个。
石墨烯项目投资建议书目录 第一章基本信息 一、项目名称及建设性质 二、项目承办单位 三、战略合作单位 四、项目提出的理由 五、项目选址及用地综述 六、土建工程建设指标 七、设备购置 八、产品规划方案 九、原材料供应 十、项目能耗分析 十一、环境保护 十二、项目建设符合性 十三、项目进度规划 十四、投资估算及经济效益分析 十五、报告说明 十六、项目评价 十七、主要经济指标
石墨烯塑料的制备方法及产业化方向 石墨烯塑料的制备方法 石墨烯塑料（石墨烯改性塑料复合材料）性能的优劣与其制备过程中的加工条件是分不开的。不同的制备方法导致石墨烯在基体中的分散性、界面作用和空间结构均有所不同，而这些因素则决定了复合材料的刚度、强度、韧性和延展性等。 就目前研究所知，对于石墨烯塑料，可以通过对剪切力、温度和极性溶剂的控制来控制石墨烯的分散程度以及石墨烯片层的剥离程度。 石墨烯塑料的物理制备方法包括溶液混合法和熔融共混法，化学方法方面应用较多的有原位聚合法、乳液混合法、层层自组装技术（LbL）等。 溶液混合法 溶液混合法是将石墨烯材料（GO、RGO）在溶剂中溶解制得悬浮的单层石墨烯，使其*程度地分散在聚合物基体中。如将改性氧化石墨烯GO分散在有机溶剂中，还原得到石墨烯RGO，然后与聚合物进行溶液共混制成复合材料。溶液混合法能将石墨烯较好地分散在聚合物基体中。这种方法因其分散效果好、制备速度快以及能够很好地控制各成分的状态而得到了广泛的应用;但该方法需要使用有机溶剂，会对环境造成不良影响。 熔融共混法 熔融共混法是一种无溶剂制备方法，利用挤出机产生的剪切力克服界面作用力将填料分散在聚合物熔体中。熔融共混中由于分别制备石墨烯和聚合物，因此石墨烯的尺寸与形态可控，但是石墨烯在聚合物基体中集聚而不易分散，并且与聚合物的界面作用较差。熔融共混法是制备石墨烯塑料比较实用的方法，其工艺较为简单，可实现大规模低成本制备，但是较高的温度和局部压力会影响复合材料各成分的稳定性。 原位聚合法 原位聚合法是将石墨烯与聚合物单体混合，然后加入催化剂引发反应，*制得复合材料。通过检测发现，这种方法没有破坏复合材料的热稳定性，不过原位聚合法的反应条件难以确定，加入导热添加剂后会对聚合物产生不确定影响。
石墨烯技术突破与 市场前景分析 石墨烯市场前景广阔，有望产生巨大的经济效益，其产业化方向明确，相关制备技术和应用技术亟待突破。目前，石墨烯产业爆发点已经形成，世界主要国家不断加大研发支持力度，争抢产业化制高点，石墨烯技术突飞猛进。我国应制定国家级产业发展规划，加大资金支持力度，加强自主知识产权建设，以加快我国石墨烯产业的发展。 文／王本力 石 墨烯是21世纪最具颠覆性的新材料，具有强度最高、韧性最高、透光率最高、重量最轻、电子 迁移率最快、导电性最佳的优异特性，借 助“石墨烯+”战略平台，可以为一大批传统材料的性能提升与应用拓展提供有力支撑，同时衍生出一系列性能优异的新一代功能元器件，在锂离子电池、太阳能电
池、超级电容器、传感器、生物医药、复合材料、环保、柔性显示、半导体行业等传统领域和新兴领域的应用都将引起相关行业革命性的变革，改变行业现有竞争格局，成为引领新一代工业技术革命的战略性新兴产业。目前，石墨烯行业正处于从技术向商业演变的关键时期，大规模应用即将到来。 技术突破 世界主要国家不断加大研发支持力度，争抢产业化制高点。 2010年，石墨烯发现者获得诺贝尔物理奖后，全球科技界和工业界竞相关注，截止目前大约有80多个国家和地区开展石墨烯及其应用研究。近两年来，石墨烯产业化方向逐渐清晰，石墨烯研发支持力度不断加大。美国、欧盟及其成员国、日本和韩国等先后从国家战略高度开展相关部署，出台多项支持政策和研究扶持计划。随着“中国制造2025”国家战略的出台，石墨烯扶持力度加码，国家、地方政府、产业联盟通过多种手段支持石墨烯产业发展。总体上，前期世界各国的支持政策主要集中在石墨烯基础研究；目前，大多集中在石墨烯产业链中游，以石墨烯功能器件研发为主。预计未来5到10年，各国对石墨烯行业的支持仍将集中在石墨烯中游产业链，以进一步加快石墨烯产业化。 众多科研机构、企业纷纷进入，但国内外差异显著。 据不完全统计，全球有近300家公司 涉足石墨烯研究，包括IBM、英特尔、美 国晟碟、陶氏化学、通用、杜邦等。国外 高校和企业掌握了大量核心专利，在石墨 烯产业化进程中扮演着重要角色。韩国三 星、美国IBM、韩国成均馆大学、韩国科 学技术研究所、日本东芝公司、美国赖斯 大学等具有较高的影响力。国内相关研究 主要集中在高校和中科院，有80多所一流 大学和研究机构涉足石墨烯，但在企业 层面只有深圳鸿海具有一定优势，且专利 数量远远落后于三星、IBM等国外企业， 石墨烯研发过程中企业的主体作用亟待进 一步加强。另一方面，国内研究多集中于 bottom-up方法制备、在锂离子电池电极 中的应用、石墨烯复合材料方面，在半导 体器件方面实力弱，产业布局亟待进一步 优化。 石墨烯技术突飞猛进，世界各国加 快专利布局。 2010年后，全球石墨烯相关论文和 专利数量呈井喷式增长。根据切萨布鲁夫 技术生命周期理论，石墨烯产业仍处于技 术成长期，且技术演化趋势正由石墨烯制 备工艺向具体应用领域转变。从1991年开 始至今，全球共发表石墨烯相关SCI论文 137690篇。其中，中国、美国、韩国和日 本发表论文数量位居全球前四名，占比分 别是34.2%、18.9%、7.5%和5.4%。 从1994年开始至今，全球共有12518 件石墨烯相关专利。从技术原创国专利申 性新兴产业。目前，石墨烯行业正处于从技术向商业演变的关键时期，大规模应用即将到来。 王本力 工业和信息化部赛迪智库原材料工业研究所
第4章石墨烯的产业化应用实例 石墨烯是一种神奇的材料，只要添加一点，其它材料就有可能产生神奇的效果，作为材料界革命性的“超级材料”，它几乎无所不能。自从2010年开始石墨烯透明导电薄膜和石墨烯触摸屏手机，以及添加了石墨烯材料的防腐涂料、塑料等新材料都表现出了优异的性能，引起了各界的关注。 目前在国，石墨烯粉体，石墨烯薄膜和石墨烯浆料已具备批量化生产的能力，一系列石墨烯的产业化应用也已经大规模铺开。 1、石墨烯粉体 所谓“石墨烯粉体”，实际上就是单层石墨烯和多层石墨烯的混合物。目前公众对石墨烯的理解有些混乱。一些企业或者是媒体报道中虽然号称“石墨烯”，但是事实上可能仅是石墨而已。 事实上，现在全世界对石墨烯也没有一个明确的定义。材料+微信公众号容专业，可以关注；资料显示，最初的石墨烯仅指一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角形呈蜂巢晶格的平面薄膜，是只有一个碳原子厚度的二维材料。2010年诺贝尔物理学表彰的石墨烯研究指的就是这种材料。后续研究表明，从电学性质上讲，两层与三层、乃至十层的碳原子也具有各自特殊物理性质，目前10层以的说法逐渐被学术界认可。最近成立的中国石墨烯联盟标准化委员会认定，10层以的碳原子材料才属于石墨烯围。 2、石墨烯透明薄膜 而石墨烯透明薄膜是利用甲烷或者其它气体在铜箔上生长石墨烯，也就是所谓的气相沉积法，这种方法生产石墨烯更是与石墨资源毫无关系。石墨烯薄膜的生产，其实就是把气体通过一系列处理，特别是高温处理，使其生长在金属衬底上，直至在金属衬底上长满。而石墨烯本身是透明的，对于金属衬底来说，上面有没有附着石墨烯，在颜色上仅稍微有一点点差别，一般人很难看出来。但是，通过这种方法制作的石墨烯的尺寸，基本取决于金属衬底的大小，石墨烯薄膜的尺寸和技术水平关联度不大。材料+微信公众号容专业，可以关注；在商业化的环境下，探讨石墨烯薄膜的尺寸意义不大，综合经济成本才是关键性的因素。在综合经济成本当中，原料虽然可以忽略，但是生产石墨烯以及石墨烯的转移总体来说还是一个很复杂的过程，每一道工序都在无尘的环境中进行。 3、石墨烯浆料 石墨烯浆料是可以应用与真空显示屏、锂离子电池等电子器件上的导电添加
石墨烯产业发展现状分析及未来发展建议 一、石墨烯的发展现状 石墨烯是一种具有优异的力学、热学和电学性能的新型碳材料。石墨烯材料的研发涉及国家高新技术材料的产业基础，产业关联涉及新材料、能源、环境、航空航天、国防等领域，对国家的发展起着重要作用，因此，各国政府积极支持石墨烯研发：欧洲联盟2013年启动10亿欧元石墨烯旗舰计划；韩国和英国分别投入3.5亿美元、5000万英镑进行商业化计划；中国已将石墨烯写进《新材料产业“十三五”发展规化》中。 济宁利特纳米技术有限责任公司生产的石墨烯采用改良的HUMMERS法制备，产品测试结果如下： 厚度：0.7-4nm，粒径0.2-50μm，单层率≥99%，纯度≥99%，电导率≥200S/m，比表面积为200-1000m2/g 石墨烯原材料的规模化制备是构筑石墨烯产业链的基础，对开发下游产品有着根本性的作用，对石墨烯的产业化发展起着承上启下的作用。石墨烯行业近两年呈井喷式发展态势，企业和产品已经雨后春笋般大量出现。其中涉足石墨烯下游应用的企业逐渐增多，包括电子领域的高性能芯片、LED、柔性显示屏；能源领域的静电喷漆系统、高性能电池、超级电容器、太阳能电池；航空航天、海洋领域的防护涂料、复合材料、电磁屏蔽材料、隐型材料；环境领域的污水处理、海水淡化、大气污染治理；高强度橡胶、塑料，医药领域的药物输送、临床检测等。 截至2012年石墨烯获得诺贝尔物理学奖后已有2年时间，石墨烯规模化制备的技术瓶颈已逐渐突破，限制石墨烯行业发展的不再是石墨烯的规模性制备，而是如何让制备的石墨烯满足不同应用领域的需求，如何使石墨烯的高性能如高导电性、高导热性、高透光性在应用领域充分发挥。这是目前从事石墨烯材料的研究机构和企业共同面临一个关键性技术问题，同时也是石墨烯行业未来2-3年内需要突破的关键性瓶颈。 目前，国内各石墨烯相关企业纷纷在自身技术优势的基础上，开展石墨烯的下游应用，涉及的领域主要集中在锂离子电池、超级电容器、柔性显示屏、防护涂料、污水处理等几个方面。在这些应用领域中，水污染处理、功能性涂料、锂离子电池三方面的研究最多，也是目前石墨烯应用中较为成熟的。 （一）水污染处理 中国600多个城市都不同程度面临着水源地突发污染事件的威胁，存在水源地安全隐患。近期不断发生的重金属污染突发事件，如2005年珠江支流北江镉污染事故、2006年湖南岳阳砷污染事件、2010年福建紫金矿业重大污染事件、2011年匈牙利铝厂毒泥浆对多瑙
石墨烯四大应用领域全解读 石墨烯(Graphene)又称单层墨，是一种新型的二维纳米材料，是目前发现的硬度最高、韧性最强的纳米材料。因其特殊纳米结构和优异的物理化学性能，石墨烯在电子学、光学、磁学、生物医学、催化、储能和传感器等领域应用前景广阔，被公认为21世纪的“未来材料”和“革命性材料”。石墨烯相关专利开始呈现爆发式增长(2010 年353 件，2012年达1829 件)。总体看来，石墨烯技术开始进入快速成长期，并迅速向技术成熟期跨越。全球石墨烯技术研发布局竞争日趋激烈，各国的技术优势正在逐步形成。 石墨烯出现在实验室中是在2004年，当时，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈;杰姆和克斯特亚;诺沃消洛夫发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。不断地这样操作，于是薄片越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。这以后，制备石墨烯的新方法层出不穷，经过5年的发展，人们发现，将石墨烯带入工业化生产的领域已为时不远了。因此，两人在2010年获得诺贝尔物理学奖。 石墨烯应用领域 中科院近期发布的一份报告指出，石墨烯的研究和产业化发展持续升温，从石墨烯专利领域分布来看，其应用技术研究布局热点包括：石墨烯用作锂离子电池电极材料、太阳能电池电极材料、薄膜晶体管制备、传感器、半导体器件、复合材料制备、透明显示触摸屏、透明电极等。主要集中在如下四个领域： (一)传感器领域。 石墨烯因其独特的二维结构在传感器中有广泛的应用，具有体积小、表面积大、灵敏度高、响应时间快、电子传递快、易于固定蛋白质并保持其活性等特点，能提升传感器的各项性能。主要用于气体、生物小分子、酶和DNA 电化学传感器的制作。新加坡南洋理工大学开发出了敏感度是普通传感器1000 倍的石墨烯光传感器;美国伦斯勒理工学院研制出性能远超现有商用气体传感器的廉价石墨烯海绵传感器。 (二)储能和新型显示领域。 石墨烯具有极好的电导性和透光性，作为透明导电电极材料，在触摸屏、液晶显示、储能电池等方面有很好的应用。石墨烯被认为是触摸屏制造中最有潜力替代氧化铟锡的材料，三星、索尼、辉锐、3M、东丽、东芝等龙头企业均在此领域作了重点研发布局。美国德州大学奥斯汀分校研究人员利用KOH对石墨烯进行化学修饰重构形成多孔结构，得到的超级电容的储能密度接近铅酸电池。密歇根理工大学科学家研发出一种独特蜂巢状结构的三维石墨烯电极，光电转换效率达到7.8%，且价格低廉，有望取代铂在太阳能电池中的应用。东芝公司研发出石墨烯与银纳米线复合透明电极，并实现了大面积化。 (三)半导体材料领域。
2014年石墨烯行业分 析报告 2014年4月
目录 一、石墨烯：近乎完美的材料 (4) 1、初识石墨烯 (4) 2、无与伦比的优点 (5) 3、石墨烯将在未来各个领域大放异彩 (6) 4、各国积极布局石墨烯研究 (8) 二、石墨烯的产业化应用前景 (10) 1、电子材料领域 (11) （1）透明导电材料：实现柔性电极、可穿戴设备、高效太阳能电池等技术的关键 (11) （2）电极材料 (15) ①锂电池负极材料：助力提升其整体续航力 (15) ②超级电容器负极材料：良好的功率特性和超快充放电速度 (17) （3）芯片材料：硅的替代者 (20) 2、散热材料领域 (24) 3、环保监测领域 (26) 4、生物医学领域 (28) 三、CVD法是最具产业化条件的石墨烯制备路径 (31) 1、机械剥离法 (32) 2、化学气相沉积法（CVD法） (32) 3、外延生长法 (33) 4、氧化还原法 (33) 四、石墨烯国内外企业产业化进展 (34) 1、国外产业化进展 (34) （1）IBM (34) （2）三星 (34) （3）东芝 (35) （4）诺基亚 (36)
2、国内产业化进展 (37) （1）国内首片15英寸单层石墨烯在渝问世 (37) （2）中国首个纯石墨烯粉末产品发布 (38) （3）全球首条石墨烯生产线项目在宁波投产 (38) 五、石墨烯相关企业简况 (39) 1、金路集团 (39) 2、力合股份 (40) 3、烯碳新材 (40) 4、中国宝安 (41) 5、华丽家族 (41) 6、乐通股份 (42) 7、中钢吉炭 (42) 8、中泰化学 (42) 六、主要风险 (42) 1、石墨烯材料产业化进程不达预期风险 (42) 2、相关上市公司研究成果不达预期风险 (42)
2020年石墨烯行业分析 调研报告 2019年12月
目录 1.石墨烯行业概况及市场分析 (5) 1.1石墨烯市场规模分析 (5) 1.2石墨烯行业结构分析 (5) 1.3石墨烯行业PEST分析 (6) 1.4石墨烯行业特征分析 (8) 1.5石墨烯行业国内外对比分析 (8) 2.石墨烯行业存在的问题分析 (10) 2.1政策体系不健全 (10) 2.2基础工作薄弱 (10) 2.3地方认识不足，激励作用有限 (10) 2.4产业结构调整进展缓慢 (10) 2.5技术相对落后 (11) 2.6隐私安全问题 (11) 2.7与用户的互动需不断增强 (12) 2.8管理效率低 (13) 2.9盈利点单一 (13) 2.10过于依赖政府，缺乏主观能动性 (14) 2.11法律风险 (14) 2.12供给不足，产业化程度较低 (14) 2.13人才问题 (15) 2.14产品质量问题 (15)
3.石墨烯行业政策环境 (16) 3.1行业政策体系趋于完善 (16) 3.2一级市场火热，国内专利不断攀升 (16) 3.3“十三五”期间石墨烯建设取得显著业绩 (17) 4.石墨烯产业发展前景 (18) 4.1中国石墨烯行业市场驱动因素分析 (18) 4.2中国石墨烯行业市场规模前景预测 (18) 4.3石墨烯进入大面积推广应用阶段 (18) 4.4政策将会持续利好行业发展 (19) 4.5细分化产品将会最具优势 (19) 4.6石墨烯产业与互联网等产业融合发展机遇 (20) 4.7石墨烯人才培养市场大、国际合作前景广阔 (21) 4.8巨头合纵连横，行业集中趋势将更加显著 (21) 4.9建设上升空间较大，需不断注入活力 (22) 4.10行业发展需突破创新瓶颈 (22) 5.石墨烯行业发展趋势 (24) 5.1宏观机制升级 (24) 5.2服务模式多元化 (24) 5.3新的价格战将不可避免 (24) 5.4社会化特征增强 (24) 5.5信息化实施力度加大 (25) 5.6生态化建设进一步开放 (25)
新材料革命：石墨烯产业化前景 【摘要】石墨烯被誉为“万能材料”，在电子、航天军工、新能源、新材料等领域有着潜在的巨大应用空间，颇受学界、政府、资本的重视与追捧。由于石墨烯应用领域广泛，一旦实现产业化，下游应用领域已有的产业规模基础将带动石墨烯产业快速增长，全面开花。【关键词】石墨烯新材料产业链 自2004年首次从石墨中分离后，石墨烯就被誉为“万能材料”，在电子、航天军工、新能源、新材料等领域有着潜在的巨大应用空间，颇受学界、政府、资本的重视与追捧。 近期，英国将投资6000万英镑成立石墨烯工程创新中心(GEIC)。而此前，英国已投资6100万英镑创建国家石墨烯研究院。 中国对石墨烯技术的投入也不菲。2007～2012年，中国国家自然科学基金委员会对石墨烯项目累计资助经费达到3.30亿元，科技部和中国科学院对石墨烯的累计资助经费分别达到了5915万元和4605万元。地方政府对石墨烯产业的兴趣也日渐升温，宁波、常州、无锡、青岛、重庆等地纷纷设立石墨烯产业园区。 前景：或颠覆硅时代 由于石墨烯应用领域广泛，一旦实现产业化，下游应用领域已有的产业规模基础将带动石墨烯产业快速增长，全面开花。据2012年Graphene Live会议预测：到2018年全球石墨烯规模约329亿美元，其中能源存储领域约122亿美元，柔性透明电极、柔性导线打印领域约83亿美元，散热管领域约64亿美元，太阳能薄膜领域约46亿美元，生物医药、催化剂领域约14亿美元。全产业链市场规模，未来石墨烯有望达到万亿级产能规模。 石墨烯有望打破半导体产业流传的摩尔定律，即芯片的集成度每18个月至2年提高一倍，即加工线宽缩小一半。目前通用材料硅的加工极限一般为10纳米线宽，而石墨烯尺寸更小，且导电性能更好，电子迁移率更高。由于集成电路的技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一，发展石墨烯产业在国家战略层面的意义重大。 目前在石墨烯研究领域，新兴经济体与发达国家同处起跑阶段。从专利申请数量来看，中国还具有相当的科技创新优势。一旦抓住机遇，我国有望在石墨烯的产业化进程方面领先，甚至主导这场技术革命，有利于我国从制造大国转型制造强国。中国知识产权网(CNIPR)数据显示，截至2014年7月，中国有关石墨烯专利申请数量为5442，处于世界首位，是第2名美国申请数量(2196)的近2.5倍。 现状：产业化“攻坚”缓慢
石墨烯航空的应用 摘要：石墨烯是从石墨材料中剥离出的单层碳原子薄膜，是由单层六角原胞碳原子组成的蜂窝状二维晶体。石墨烯具有超薄、超高强度、超强导电性、室温导热和透光性，结构稳定等优点，是推动航空高技术发展的关键材料，发展前景巨大。 关键词：驰飞超声波；超声波纳米制备装置；石墨烯；航空 材料科学为空军所有系统提供基础，未来在电子材料、光学材料、磁性材料等方面将出现较大进展，如纳米光子学与等离子体学的结合将使器件密度和处理速度呈数量级递增。此外，量子计算机和冷原子导航系统的发现发展也将以材料学进步为基础。未来15年，材料学仍将进一步支持小型化和降低成本，满足设计的日益复杂性。其中，石墨烯、碳纳米管以及超材料的制备将是备受关注的领域。石墨烯在航空领域潜在的应用方向有：功能材料、结构部件和储能器件，本文以功能材料为例对其进行分。 目前各界人士将石墨烯视为振兴航空工业的法宝。在结构材料方面，完整的石墨烯结构具有很高的抗拉强度和弹性模量，分别达到130GPa和1.0TPa，同时经化学还原的单层石墨烯的弹性模量为0.25TPa。因此在高分子材料中加入少量的石墨烯就能显著地提高高分子材料的抗拉强度和弹性模量。 通过开发石墨烯上浆剂，将石墨烯引入碳纤维复合材料界面层，抑制界面层中裂纹的萌生，从而可大幅提高碳纤维复合材料的强度和韧性，扩大其应用范围。当铝基复合材料中加入10%以上石墨烯时，石墨烯铝基复合材料可制备具有轻质、高模量、高强度的高性能结构材料，广泛用于直升机桨毂以及目前铝基复合材料研发所瞄准的各类飞机结构。 由此可见，石墨烯在航空领域的应用具有诸多优异特性，但是开展实际应用的前提是发展大规模、大面积、结构与性能可调控、低成本的批量化石墨烯制备技术，并把它转移到合适的衬底上。虽然目前，石墨烯材料制备可在实验室实现，但成本居高不下，且存在质量和尺寸
2014年新材料石墨烯行业分析报告 2014年9月
目录 一、量子反常霍尔效应：诺贝尔奖的常客 (4) 1、量子反常霍尔效应：诺贝尔奖的常客 (4) 2、革命性的优势：无需外加磁场 (5) 3、微电子产业的发展契机 (7) 4、量子反常霍尔效应的理想载体：石墨烯 (11) 二、极具前景的新型材料：石墨烯 (12) 1、石墨烯简介 (13) 2、石墨烯拥有极为优良的物理特性 (15) 3、石墨烯的制备方法：CVD法有望最先产业化 (17) （1）微机械剥离法：最先成功制备石墨烯的方法 (18) （2）氧化还原法：成本低廉容易实现，但石墨烯属性难以保证 (19) （3）外延生长法：最有可能实现碳基集成电路的有效途径之一 (20) （4）化学气相沉积法（CVD）：方法可控，最具产业化条件 (21) 三、石墨烯应用多点开花、市场潜力巨大 (22) 1、运用于锂电池负极材料生产具有很高的可能性 (22) 2、超级电容器：新能源汽车风暴带来大规模需求 (25) 3、电子芯片领域的革命性材料 (30) 4、石墨烯透明导电膜：消费电子及太阳能电池共同驱动 (33) 5、石墨烯散热材料：最具现实可行性的应用 (38) 四、石墨烯产业化进程 (41) 1、各巨头齐发力，国外研究进展迅猛 (41) 2、国内公司迎头赶上，极具竞争力 (43) 五、重点公司简况 (46) 1、新纶科技：石墨散热材料满产满销，新材料业务稳步推进 (48) 2、康得新：多领域迅速发展的高分子复合材料平台型公司 (50) 3、中国宝安：提前布局石墨烯，战略眼光长远 (52)
4、中超电缆：看好石墨烯在电线电缆方面应用 (53) 5、烯碳新材：业务转型，植入完整石墨烯产业链 (55)
我国石墨烯材料应用研究进展和发展前景我国石墨烯材料应用研究进展和发展前景 中国粉体技术网 2015-09-21 11:55:24 阅读(620) 评论(0) 声明：本文由入驻搜狐媒体平台的作者撰写，除搜狐官方账号外，观点仅代表作者本人，不代表搜狐立场。举报 导读：手机充电只需几秒钟？史上最薄电灯泡？光驱动飞行器？关于石墨烯非凡应用的新闻不断出现在人们的视野当中，似乎石墨烯已经成为了无所不能的超级材料。石墨烯这种二维碳材料引起l人们的广泛关注。那么近几年来我国石墨烯研究进展和发展前景又如何呢？ 手机充电只需几秒钟？史上最薄电灯泡？光驱动飞行器？关于石墨烯非凡应用的新闻不断出现在人们的视野当中，似乎石墨烯已经成为了无所不能的超级材料。2004年
英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖以来，石墨烯这种二维碳材料开始引起人们的广泛关注。那么近几年来我国石墨烯研究进展和发展前景又如何呢？ “重庆造“石墨烯安全手机获2万套订单 继今年3月全球首批量产石墨烯手机在重庆市问世后，“重庆造”石墨烯手机又有新产品。重庆墨希科技有限公司（以下简称重庆墨希科技）与重庆华森心时代实业公司（以下简称华森心时代）日前签订《石墨烯商务安全手机采购协议》，根据协议，华森心时代计划向重庆墨希科技采购价值3800万元的2万套石墨烯商务安全手机。 根据相关公告显示，这批石墨烯手机是符合国家保密局等保四级标准的硬件加密安全手机。其机型名为“LT521”，是一款5.5寸全高清屏的五模4G手机，采用了石墨烯触控屏、石墨烯导热膜及石墨烯电池，采购单价为1900元/套，配置方面与目前市场上主流的安卓智能手机差不多。据了解，华森心时代采购的这批手机将主要面向金融业、政府部门和商务高端人士销售。 今年3月，重庆墨希科技发布全球首批量产石墨烯手机时表示，由于采用石墨烯触摸屏、石墨烯电池和石墨烯导热