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  • 1 # 張江評論

    2004年,英國曼徹斯特大學的研究人員成功地分離出了石墨烯。作為公認的21世紀的新材料之王,石墨烯擁有優異的導電、導熱、機械強度等特性,因此,在材料或系統中加入石墨烯往往能賦予產品某些出色的特性。

    理論上,石墨烯是指由單層碳原子構成的二維晶體。不過,市場上的石墨烯產品真正由單層碳原子構成的很少,大多由多層碳原子構成。一般認為,不超過10層碳原子厚度的可以稱為石墨烯,超過10層碳原子厚度的不能算是石墨烯材料(更接近膨化石墨烯)。

    新技術行業研究公司壹行研(Innova Research)按產品形態把石墨烯分為石墨烯粉體(又稱石墨烯微片,graphene nanoplatelet)和石墨烯薄膜(graphene film)兩種。其中,石墨烯粉體包括從單層到10層以上的石墨烯產品,以片狀或其他狀態存在;石墨烯薄膜則是指單層或多層,具有大小不等的表面積的石墨烯膜狀產品。

    目前,什麼是真正的石墨烯產品尚未有官方定義,業界對此也存有很大爭議。

    石墨烯應用前景廣闊

    材料行業和石墨烯相關應用行業巨頭,如德國巴斯夫公司、南韓三星公司等紛紛投入巨資對石墨烯材料進行研究。許多大學、研究所等研發機構也在各國政府資助下展開石墨烯製備及應用的研究。雖然目前石墨烯應用的研究方興未艾,但是絕大多數的應用還處於實驗室或者小批次試用階段,真正實現大規模商業化應用還有待時日。

    壹行研對全球石墨烯研究和應用的進展狀況進行了詳細的梳理,發現目前石墨烯及應用的研究主要集中在電子、儲能、複合材料等領域。在電子領域,石墨烯材料可以應用到透明導電膜(TCF)、柔性電子、場效應電晶體(FET)、感測器、導電油墨、電磁干擾遮蔽(EMI)和靜電放電(ESD)保護、射頻識別(RFID)等產品中;在儲能領域,石墨烯粉體材料可以應用於鋰離子電池(LIB)、超級電容的電極、電解液及包裝材料上。有些研究機構還致力於開發基於石墨烯薄膜的全固態電池、薄膜電池、太陽能電池、燃料電池等。作為一個性能卓越的複合材料組分,石墨烯可以新增到各種散熱材料及散熱器件中,也可以作為抗摩擦新增劑、抗腐蝕新增劑、增強材料、結構填料等;石墨烯其他的應用領域還包括環保過濾器、海水淡化、3D列印材料、隔熱阻燃、牆暖地暖、醫療保健以及提高石油採收率(EOR)等。

    汽車上集成了為數眾多的新材料,如感測器、電子系統、電池等,是集電子、材料等各種工業技術之大成者。目前,已有一些領先的石墨烯技術開發者和材料公司與下游汽車生產商進行研發合作,致力於用石墨烯功能材料替代現有的車體、電子系統、儲能系統等使用的材料,製造出具有更高效能、更節省能源、更輕巧的汽車。

    石墨烯的效能優異,但價格比較昂貴。從價效比的角度考量,石墨烯面臨的最大挑戰來自其他材料的競爭,比如活性炭等效能稍遜但價格比較便宜。不過,隨著石墨烯製備方法的改進、產量的提高和由此帶來的製備成本的下降,石墨烯在汽車上的應用將得到實質提升。壹行研認為,石墨烯整合電子元件、石墨烯增強輪胎、石墨烯耐摩擦與散熱材料這幾種石墨烯汽車應用最具有大規模商業化潛力,應該得到各大汽車製造商、石墨烯生產商、器件供應商和投資人的高度關注。

  • 2 # Beepbug

    石墨烯之前只要實驗室生產,因此價格奇貴,儘管科學家研究出無數種應用,絕大多數停留在論文裡。寧波率先實現石墨烯的工業化生產。據老總說,他對接到的訂單做了調研,發現其中許多應用,連他都是聞所未聞。

    我以新能源明星超級電容器為例吧。本來是南韓第一,五千五法拉,美國第二,三千五。不過,南韓的與他們的鋰電池一樣,都是易爆品,別人不敢用。因此,過去美中國產的曾佔中國市場95%。寧波超級電容器出來就是七千五,很快,九千五、一萬二、三萬,今年中國智博會上展出了六萬法拉。為啥發展這麼快,一個原因就是應用了石墨烯。中國高鐵為啥能豎硬幣而不倒?一個重要原因就是機車用了超級電容器做驅動緩衝。

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