文档介绍：石墨烯将引发全球应用材料的新变革
【内容提要】从2010年10月初两位英国科学家因为发现石墨烯而获得诺贝尔物理学奖后,石墨烯在我国成为热点词汇,各地科研院所争相研究,企业争相投资,连地方政府也考虑将其产业化。石墨烯成为争取国家资金支持最热的项目,似乎石墨烯时代已经到来,世界将由石墨烯应用而发生重大改变。本文在全面分析石墨烯全球技术和产业进展的同时,对到底如何正确认识石墨烯,石墨烯行业的整体轮廓如何,石墨烯产业化的道路到底还有多远,我国石墨烯过热的根源是什么等做出了基本判断,并提出了发展我国石墨烯技术和产业的切实建议。
【关键词】石墨烯进展研究
石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构平面薄膜材料,由于具有高导电性、高强度、极轻薄等。石墨烯将有助于其他新材料领域的交叉突破,其高效能源和高轻超强结构能够促进能源消费方式和军事领域的重大变革,新一代光电石墨烯信息材料使能源消耗成倍降低,其柔性显示材料使人类的生产和生活方式发生改变。
一、改变世界的石墨烯
石墨烯在电子器件、光学器件、柔性电子、轻型大功率功能器件、高效率电池等领域具有重要应用前景,有望对电子信息等多个高技术产业产生重大影响。世界主要国家认识到石墨烯的重要战略意义,着力推进石墨烯技术研发和产业化进程。
石墨烯在军事领域有重大应用。石墨烯是迄今为止世界上强度最大的材料,石墨烯和其他金属材料形成复合材料,能够广泛应用于超轻防弹衣,超薄超轻型飞机材料等。石墨烯在军事能源领域的应用,能够大幅度提升战场能源的转换效率。多层石墨烯片不仅是锂空气电池的理想设计,也可以应用于如超级电容器、电磁炮等潜在的军事领域。
石墨烯能够为信息领域带来重大变革。碳元素更高的电子迁移率可以使未来的计算机获得更高的速度,石墨烯将成为硅的替代品,制造超微型极大规模集成电路,用来生产未来的超级微型计算机,对现有信息产业格局和信息空间竞争带来新的冲击。
石墨烯将改变人们的生活方式。可折叠的显示设备可使人们的学****阅读和交友方式发生变革
;超级耐候抗菌服装将会颠覆人们的穿着****惯、超轻型建筑使城市建设更加便捷和低成本、超轻型汽车更节能、医疗材料的应用带来医学技术的变革。
制备原理简单但成本过高成为广泛应用的障碍。生产出石墨烯并不困难,石墨烯生产技术是公开的,普通物理化学老师都能将其生产出来,难的是怎么批量化生产。石墨烯单层价格达到每克2000元,远远高于黄金价格。目前申请石墨烯制备专利众多,但这些专利只表示可以生产出来石墨烯,或者找到某种方法或技术,但如何大幅度降低成本,使产业链下端能够广泛应用成为各国关注的焦点。
二、全球石墨烯研发竞争激烈
(一)美国基础研究和应用材料研发全球领先
政府大力支持基础性研究。美国国防部高级研究计划署(DARPA)、美国国家科学基金会(NSF)等都拿出大量资金,主要支持大学和研究机构展开石墨烯基电子材料和符合超强度材料性能的基础研究,支持表征石墨烯基电子材料的形态、结构和性能特征研究,加强对石墨烯基超级电容器中电化学性能的基本认识;调查离子液体作为石墨烯基超级电容器电解液的相容性,开发新型超级电容器电池组装工艺和电池测试方法等基础性研究。到2013年6月,美国政府用以支持石墨烯基础性研究的资金已超过2500万美元。
商业资金资助产业化项目。美国商业资金非常看重石墨烯未来的应用成效,