作為一種新型碳材料，石墨烯自發(fā)現(xiàn)之日起就受到了各國(guó)科學(xué)家的廣泛關(guān)注。石墨烯具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、導(dǎo)電性高、韌度和強(qiáng)度高等突出的物理化學(xué)性質(zhì)，被譽(yù)為“新材料之王”，已經(jīng)應(yīng)用在電子、儲(chǔ)能、復(fù)合材料、特種航天等諸多領(lǐng)域。在我國(guó)制造業(yè)由大變強(qiáng)的進(jìn)程中，發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)，對(duì)帶動(dòng)相關(guān)下游產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步，提升創(chuàng)新能力，加快制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，搶占制造業(yè)新一輪競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)，激活潛在消費(fèi)等，都有著重要意義。

石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈簡(jiǎn)介

整體的石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈分為上、中、下游。上游主要是制備石墨烯的原料產(chǎn)業(yè)，中游主要是各類(lèi)石墨烯產(chǎn)品，下游是石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域如半導(dǎo)體、電子器件、環(huán)保領(lǐng)域、醫(yī)藥生物及散熱領(lǐng)域等。

截至目前，全球有數(shù)千家公司涉足石墨烯相關(guān)的研究和開(kāi)發(fā)，其中包括IBM、英特爾、美國(guó)晟碟、陶氏化學(xué)、通用、杜邦、施樂(lè)、三星、洛克希德·馬丁、波音、索尼、華為等科技巨頭。2017年中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟發(fā)布的《2017全球石墨烯產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告》顯示：預(yù)計(jì)到2020年，石墨烯全球市場(chǎng)價(jià)值將達(dá)到1000億元。而從全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌?chǎng)規(guī)模及往年年復(fù)合增長(zhǎng)率來(lái)看，未來(lái)石墨烯有望達(dá)到萬(wàn)億元級(jí)產(chǎn)能規(guī)模，特別是未來(lái)5~10年，隨著石墨烯應(yīng)用市場(chǎng)的不斷拓展，石墨烯原材料與下游應(yīng)用產(chǎn)品將持續(xù)展現(xiàn)出巨大的市場(chǎng)前景，在眾多領(lǐng)域產(chǎn)生令人期待的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

石墨烯材料發(fā)展的現(xiàn)狀

2009年后，全球石墨烯技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)量迅速增長(zhǎng)，其中中國(guó)是全球石墨烯技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)量最大的國(guó)家，累計(jì)申請(qǐng)量達(dá)24942件，公開(kāi)22418件，增長(zhǎng)了59.46%（截至2015年9月專(zhuān)利公開(kāi)量為14098件），與美國(guó)同為第一梯隊(duì)國(guó)家。韓國(guó)和日本為第二梯隊(duì)國(guó)家。德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)和俄羅斯也有一定量的專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)岢?，為第三梯?duì)國(guó)家。在石墨烯技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)方面，中國(guó)和美國(guó)處于引領(lǐng)地位。

國(guó)際石墨烯發(fā)展現(xiàn)狀

目前國(guó)際上從事石墨烯產(chǎn)業(yè)研究的國(guó)家包括英國(guó)、美國(guó)、歐盟、韓國(guó)和日本等，各國(guó)發(fā)展?fàn)顩r不同。

英國(guó)：作為石墨烯的“誕生地”，英國(guó)在石墨烯的基礎(chǔ)研發(fā)方面居于全球領(lǐng)先地位，但從事商業(yè)開(kāi)發(fā)的石墨烯企業(yè)較少，因此在石墨烯應(yīng)用方面并非其強(qiáng)項(xiàng)。為加快英國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)的研發(fā)及應(yīng)用，英國(guó)政府也投入巨資加快石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展，產(chǎn)業(yè)布局主要圍繞曼徹斯特大學(xué)進(jìn)行，先后在曼徹斯特大學(xué)成立了國(guó)家石墨烯研究院及石墨烯工程創(chuàng)新中心，以加速石墨烯的基礎(chǔ)研究及應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

美國(guó)：美國(guó)對(duì)石墨烯的研究投入較早，石墨烯產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用進(jìn)程相對(duì)較快，其產(chǎn)業(yè)布局也呈現(xiàn)多元化，產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)比較完整，基本覆蓋了從制備及應(yīng)用研究—石墨烯產(chǎn)品生產(chǎn)—下游應(yīng)用整個(gè)環(huán)節(jié)。不僅擁有IBM、英特爾、波音等眾多研發(fā)實(shí)力強(qiáng)勁的大型企業(yè)，還誕生了眾多小型石墨烯企業(yè)。美國(guó)特種部、國(guó)家自然科學(xué)基金也投入巨資，重點(diǎn)在石墨烯晶體管、能量存儲(chǔ)、超級(jí)電容器等領(lǐng)域支持石墨烯產(chǎn)業(yè)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。

歐盟：歐盟的石墨烯研究起步早且系統(tǒng)性強(qiáng)，并將石墨烯研究提升至戰(zhàn)略高度，資金支持力度大，基礎(chǔ)研究扎實(shí)。但是，由于涉足下游應(yīng)用的企業(yè)較少，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程推進(jìn)較慢。石墨烯旗艦研究項(xiàng)目是歐盟選定的首批技術(shù)旗艦項(xiàng)目之一，總投資10億歐元，該項(xiàng)目核心內(nèi)容是提出了13個(gè)重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域，主要包括標(biāo)準(zhǔn)化、生物傳感器與生物界面、薄膜技術(shù)、面向能源應(yīng)用的催化劑、面向復(fù)合材料和能源應(yīng)用的功能材料、功能涂層和界面、GRM與半導(dǎo)體器件的集成、新的層狀材料與異質(zhì)結(jié)構(gòu)、面向射頻應(yīng)用的無(wú)源組件、硅光子學(xué)集成、石墨烯及相關(guān)二維晶體和雜化系統(tǒng)的原型研究、更新石墨烯及相關(guān)二維晶體和雜化系統(tǒng)的科技路線(xiàn)圖、開(kāi)放性課題等。

目前歐盟約有50余家公司開(kāi)展石墨烯的研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化以及應(yīng)用的推進(jìn)，不僅包括諾基亞、巴斯夫、拜耳等工業(yè)巨頭，還有眾多小型專(zhuān)業(yè)化石墨烯企業(yè)。產(chǎn)業(yè)分布主要集中在德國(guó)、法國(guó)、西班牙等地。

韓國(guó)：韓國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)學(xué)研結(jié)合緊密，在基礎(chǔ)研究及產(chǎn)業(yè)化方面發(fā)展較為均衡，整體發(fā)展速度較快。從政府層面，韓國(guó)政府通過(guò)提供資金支持、整合研究力量等多方面加大支持力度；從研究層面，韓國(guó)成均館、韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院等均在石墨烯研究方面擁有較強(qiáng)實(shí)力；從企業(yè)層面，主要以韓國(guó)三星集團(tuán)和LG公司為主，其中韓國(guó)三星集團(tuán)投入巨大研發(fā)力量，保證了其在石墨烯柔性顯示、觸摸屏以及芯片等領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位，為韓國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供支撐。同時(shí)韓國(guó)十分注重保護(hù)和申請(qǐng)石墨烯專(zhuān)利，目前專(zhuān)利量居全球第三，僅次于美國(guó)和中國(guó)，遠(yuǎn)高于歐洲其他國(guó)家。

日本：日本依托其良好的碳材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，是全球最先進(jìn)行石墨烯研究的國(guó)家之一，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合較為緊密，整體發(fā)展較為全面。包括日本東北大學(xué)、東京大學(xué)、名古屋大學(xué)等在內(nèi)的多所大學(xué)，以及日立、索尼、東芝等眾多企業(yè)都投入大量資金和人力從事石墨烯的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)，研究重點(diǎn)主要集中在石墨烯薄膜、新能源電池、半導(dǎo)體、復(fù)合材料、導(dǎo)電材料等應(yīng)用領(lǐng)域。

國(guó)內(nèi)石墨烯發(fā)展現(xiàn)狀

從專(zhuān)利數(shù)量上來(lái)看，我國(guó)國(guó)內(nèi)石墨烯領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量主要集中在長(zhǎng)三角地區(qū)，其中江蘇的申請(qǐng)量居于首位（4102件），廣東（2537件）和北京（2333件）次之，而東北和西部地區(qū)的專(zhuān)利申請(qǐng)量較低。

從產(chǎn)業(yè)集聚度來(lái)看，國(guó)內(nèi)目前的石墨烯公司大多分布在東部沿海一帶，尤其是長(zhǎng)三角、珠三角、京津冀魯聚合區(qū)。其中，江蘇作為國(guó)內(nèi)較早發(fā)展石墨烯的省份，已形成“1＋1＋4”的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新格局，即以江蘇省石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟為產(chǎn)學(xué)研合作載體，以江南石墨烯研究院、江蘇省產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院石墨烯材料研究所等為產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新基地，在常州、無(wú)錫、泰州、南京四市形成石墨烯產(chǎn)業(yè)集群縱橫相連的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新布局。浙江省寧波市作為國(guó)內(nèi)最早開(kāi)展石墨烯研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的地區(qū)之一，已在石墨烯技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面具備了顯著的先發(fā)優(yōu)勢(shì)、深厚基礎(chǔ)和良好環(huán)境，在石墨烯微片和石墨烯薄膜的制備及應(yīng)用領(lǐng)域均有多項(xiàng)突破，形成全鏈條發(fā)展模式。

2015年12月，京津冀石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在北京成立，旨在整合三地資源，加速推進(jìn)低成本石墨烯及裝備技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，形成京津冀戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)高地。2016年該地區(qū)石墨烯相關(guān)企業(yè)數(shù)量超過(guò)200家，其中形成石墨烯業(yè)務(wù)的企業(yè)數(shù)量達(dá)到60余家。

珠三角地區(qū)以深圳為核心，有著全國(guó)最好的石墨烯應(yīng)用市場(chǎng)，在能源、新材料、電子信息、可穿戴設(shè)備、電動(dòng)汽車(chē)等諸多領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)集群發(fā)達(dá)。深圳市政府非常重視石墨烯產(chǎn)業(yè)，一直在積極推進(jìn)石墨烯科技研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。目前已培育和引進(jìn)了10余個(gè)具有國(guó)際影響力的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，建設(shè)了10余家相關(guān)科研創(chuàng)新載體，培育了20余家石墨烯相關(guān)的企業(yè)。

山東地區(qū)的石墨烯產(chǎn)業(yè)主要集中在青島和濟(jì)寧兩地。經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，山東省已初步形成從石墨烯原材料、設(shè)備到應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)鏈雛形。

石墨烯材料的研發(fā)難題

高質(zhì)量低成本的規(guī)?；苽潆y題

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的自主研發(fā)，我國(guó)石墨烯生產(chǎn)技術(shù)、工藝裝備和產(chǎn)品質(zhì)量均取得重大突破，但是石墨烯規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)成熟度依然較低，普遍存在不同批次石墨烯產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、性質(zhì)差異性大等問(wèn)題。雖然噸級(jí)以上的石墨烯粉體生產(chǎn)線(xiàn)已經(jīng)建成，但是普遍存在質(zhì)量低、制備過(guò)程污染等問(wèn)題，無(wú)法體現(xiàn)石墨烯的各種優(yōu)異性能，嚴(yán)重阻礙了石墨烯的大規(guī)模應(yīng)用。石墨烯粉體方面，目前商業(yè)化的石墨烯產(chǎn)品普遍存在尺寸和層數(shù)不均勻、單層石墨烯含量低、比表面積遠(yuǎn)低于理論值、沒(méi)有分級(jí)等質(zhì)量不穩(wěn)定和成本高等問(wèn)題；石墨烯薄膜方面，現(xiàn)有產(chǎn)品存在無(wú)法避免的因生長(zhǎng)過(guò)程導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)缺陷和因轉(zhuǎn)移過(guò)程導(dǎo)致的表面污染，普遍電阻較高，無(wú)法應(yīng)用在本應(yīng)適合匹配其優(yōu)異電學(xué)性能的領(lǐng)域，如電子器件、半導(dǎo)體工業(yè)等高技術(shù)領(lǐng)域。這些問(wèn)題的存在既是下游應(yīng)用突破不暢、殺手锏級(jí)應(yīng)用沒(méi)有出現(xiàn)的原因，也導(dǎo)致石墨烯材料生產(chǎn)企業(yè)空有產(chǎn)能，沒(méi)有產(chǎn)量。

石墨烯應(yīng)用中的難題

石墨烯應(yīng)用中也存在一系列難題，包括涂料、復(fù)合材料、導(dǎo)電油墨等。

關(guān)注｜石墨烯新材料發(fā)展現(xiàn)狀與研發(fā)應(yīng)用挑戰(zhàn)

功能涂料

石墨烯獨(dú)特的片層結(jié)構(gòu)和性能使得它在功能涂層方面展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用前景。然而，石墨烯與水、有機(jī)溶劑以及聚合物的相容性較差，改性過(guò)程及操作條件復(fù)雜，限制了其在工業(yè)涂層中的應(yīng)用。因此，目前急需對(duì)石墨烯功能化改性方法進(jìn)行創(chuàng)新，對(duì)石墨烯在涂層材料中的作用機(jī)理進(jìn)行深入研究，為實(shí)現(xiàn)石墨烯復(fù)合功能涂層的大規(guī)模應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

復(fù)合材料

石墨烯具有較高的楊氏模量和本征強(qiáng)度，可以利用調(diào)控石墨烯的界面性質(zhì)，如親疏水性，用于提高聚合物材料的力學(xué)性能及耐磨性能等。但是目前石墨烯應(yīng)用在復(fù)合材料領(lǐng)域的最大問(wèn)題是，結(jié)構(gòu)完整的石墨烯表面不含有任何基團(tuán)，表面能較低、呈惰性狀態(tài)，與其他介質(zhì)的相互作用較弱。并且石墨烯片層之間存在較強(qiáng)的范德華力，導(dǎo)致片層極易堆疊團(tuán)聚而難以分散開(kāi)來(lái)，很難溶解于溶劑中，更難與其他有機(jī)或無(wú)機(jī)材料均勻地復(fù)合。因此，石墨烯應(yīng)用在復(fù)合材料領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展方向是針對(duì)不同復(fù)合材料基材體系對(duì)石墨烯的特定表面性能要求，通過(guò)共價(jià)鍵功能化調(diào)控石墨烯表面不同官能團(tuán)獲得特定表面性質(zhì)的石墨烯產(chǎn)品，解決石墨烯在復(fù)合材料中的分散性和界面相容性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)石墨烯在基體中形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有效發(fā)揮石墨烯的優(yōu)異性能。

導(dǎo)電油墨

與目前普遍采用的金屬（金、銀、銅）導(dǎo)電填料相比，石墨烯導(dǎo)電填料性能更加穩(wěn)定，不易氧化，附著力較強(qiáng)，在導(dǎo)電方面，石墨烯填料具有較大的優(yōu)勢(shì)。國(guó)外石墨烯導(dǎo)電油墨處于實(shí)驗(yàn)研發(fā)階段，正在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化布局。目前石墨烯導(dǎo)電油墨的電性能介于銀漿和碳漿方阻值之間，只能滿(mǎn)足較低電導(dǎo)率領(lǐng)域。長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展方向是獲得更高導(dǎo)電性的石墨烯導(dǎo)電油墨，兼顧石墨烯的柔韌性，以滿(mǎn)足柔性屏幕、柔性印刷電路板等電子元器件的要求。

能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)換

石墨烯因具有極大的比表面積、卓越的導(dǎo)電性能、良好的化學(xué)穩(wěn)定性，且力學(xué)性能優(yōu)異，在鋰離子電池、鋰—硫電池等能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化方面應(yīng)用前景巨大。美國(guó)西北大學(xué)的研究人員利用自組裝的方法制備了FeF3/石墨烯正極材料，該材料經(jīng)100次循環(huán)仍有260mAh·g-1的比容量，是商業(yè)化正極材料的2倍。他們采用抽慮方法制備了硅/多孔石墨烯薄膜負(fù)極材料，該材料經(jīng)200次循環(huán)仍有1500mAh·g-1的容量。但是由于石墨烯的比表面積大，鋰鹽電解質(zhì)在石墨烯表面會(huì)形成鈍化薄膜（SEI膜），消耗高達(dá)30%～50%的首次放電容量，致使首次循環(huán)庫(kù)倫效率較低。此外，目前石墨烯制備技術(shù)存在產(chǎn)品單層少、尺寸小且分布不均、難以穩(wěn)定批量生產(chǎn)以及性能難以精確控制等瓶頸問(wèn)題，離商業(yè)化推廣還有相當(dāng)大的距離。因此，未來(lái)的發(fā)展方向主要是構(gòu)建結(jié)構(gòu)高度有序的石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)，表面均勻分布孔徑均一的納米孔，各層緊密接觸以提高正負(fù)極材料的容量、功率以及循環(huán)壽命。

半導(dǎo)體

石墨烯的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能遠(yuǎn)超硅和其他傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料，隨著集成電路制造技術(shù)的不斷改進(jìn)，由硅制成的晶體管大小正接近極限（15nm甚至10nm以下），而石墨烯有望取代硅成為新一代電子元器件材料。目前石墨烯薄膜應(yīng)用在半導(dǎo)體信息產(chǎn)業(yè)最大的問(wèn)題是，大面積的石墨烯薄膜是零禁帶材料，以此作為溝道的晶體管很難被關(guān)斷，石墨烯晶體管獲得較高的開(kāi)關(guān)比率一直難以實(shí)現(xiàn)。

未來(lái)，石墨烯的破題方向主要是研發(fā)通過(guò)摻雜取代晶格結(jié)構(gòu)中的碳原子、構(gòu)建多維納米結(jié)構(gòu)或形成異質(zhì)結(jié)等方法，克服零禁帶問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)高的開(kāi)關(guān)比。

石墨烯在下游市場(chǎng)的應(yīng)用主要包括新能源、大健康、電子信息、節(jié)能環(huán)保、生物醫(yī)藥、化工、特種航天等七大應(yīng)用領(lǐng)域。

1.新能源

碳材料是最早被商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極材料，如今已得到廣泛的應(yīng)用，如石墨化碳材料、炭微球材料等。石墨烯作為碳材料的一員，以其特有的結(jié)構(gòu)、較高的比表面積、特異的電子傳導(dǎo)方式而受到研究者的關(guān)注。將石墨烯應(yīng)用于鋰離子電池可以解決傳統(tǒng)鋰電池能量密度和功率密度難以兼得的問(wèn)題，可以作為石墨烯復(fù)合正負(fù)極材料、鋰電池正負(fù)極材料的導(dǎo)電添加劑，全方位提升鋰離子電池的性能。同時(shí)，石墨烯二維高比表面積的特殊結(jié)構(gòu)以及其優(yōu)異的電子傳輸能力，能有效改善正極材料的導(dǎo)電性能，提高鋰離子的擴(kuò)散傳輸能力。

2.大健康

由于石墨烯具有質(zhì)量輕、高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性、高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，在導(dǎo)熱材料方面有巨大的發(fā)展空間。以石墨烯電加熱不僅加熱速度快，電熱輻射轉(zhuǎn)換效率高，而且石墨烯加熱膜是整個(gè)面加熱，溫度均勻分布。最重要的是，會(huì)產(chǎn)生遠(yuǎn)紅外輻射，具有良好的醫(yī)療、理療作用。石墨烯在大健康領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在智能穿戴、智能家居及理療護(hù)具等產(chǎn)品，石墨烯發(fā)熱技術(shù)帶來(lái)了健康環(huán)保、安全智能、無(wú)塵靜音等優(yōu)勢(shì)。

從目前石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，大健康領(lǐng)域是石墨烯產(chǎn)業(yè)化最早的領(lǐng)域之一，2017年石墨烯在大健康領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到5億元，一些企業(yè)已經(jīng)推出了石墨烯護(hù)頸、護(hù)腰、發(fā)熱服、眼罩等產(chǎn)品，并在市場(chǎng)上銷(xiāo)售。2018年在平昌冬奧會(huì)上，72名演員身穿烯旺科技開(kāi)發(fā)的石墨烯智能發(fā)熱服飾精彩亮相。在保證服飾輕薄與舒適的條件下，該服飾能在-20℃的低溫條件下加熱到50℃，并持續(xù)4小時(shí)。

3.電子信息

隨著電子工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代化的電子電器正在朝著體積小、能量密度高的方向發(fā)展，并且這種發(fā)展趨勢(shì)越來(lái)越猛烈。隨著電子產(chǎn)品的工作頻率急劇增加，由電子設(shè)備產(chǎn)生的熱量也會(huì)迅速積累和增加，如果不能及時(shí)地將熱量傳導(dǎo)出去，也會(huì)使電子元件的工作溫度急劇升高。這不僅影響設(shè)備的正常工作效率，而且也會(huì)使其使用壽命大大縮短，因此迫切需要開(kāi)發(fā)高導(dǎo)熱性能的界面導(dǎo)熱材料。單層石墨烯的導(dǎo)熱率可高達(dá)5300W/mK，當(dāng)層數(shù)增加到2-4層，熱導(dǎo)率降低到2800W/mK-1300W/mK，但依舊遠(yuǎn)高于銅（Cu）的熱導(dǎo)率（398W/mK），是導(dǎo)熱性能最好的材料。因此，石墨烯可作為理想的電子元器件導(dǎo)熱材料。

同時(shí)，石墨烯天線(xiàn)將成為(繼銀漿天線(xiàn)之后的)印刷電子技術(shù)工藝在RFID（射頻識(shí)別技術(shù)）應(yīng)用上的又一代表性作品，現(xiàn)階段鋁蝕刻天線(xiàn)制程包括了金屬貼合、光阻印刷、金屬蝕刻等制程，其流程繁雜、成本偏高且不環(huán)保。在印刷天線(xiàn)油墨方面，依成分包括了銀漿、鋁漿、銅漿與碳漿，其中以金屬漿料印刷所得天線(xiàn)效果最好。然而目前鋁、銅金屬漿需高溫脫氧燒結(jié)才能展現(xiàn)導(dǎo)電性，使得天線(xiàn)底材漿受限制，而傳統(tǒng)碳漿導(dǎo)電性未達(dá)天線(xiàn)應(yīng)用的電阻要求。且銀漿天線(xiàn)的制程繁瑣、價(jià)格昂貴，其導(dǎo)電性能會(huì)因彎折而降低，使得目前在市場(chǎng)上利用印刷方式來(lái)制作RFID天線(xiàn)方式仍無(wú)法大規(guī)模生產(chǎn)并取代目前的鋁蝕刻天線(xiàn)。而采用石墨烯導(dǎo)電漿料制作天線(xiàn)，其制程環(huán)保簡(jiǎn)單且無(wú)污染，價(jià)格便宜且質(zhì)量輕，適合各種無(wú)線(xiàn)天線(xiàn)的印制，在市場(chǎng)上無(wú)論從性能還是價(jià)格方面來(lái)說(shuō)，都具備十足的競(jìng)爭(zhēng)力。

4.節(jié)能環(huán)保

石墨烯是最堅(jiān)硬的材料之一，且具有巨大的比表面積和極佳的導(dǎo)電性等眾多優(yōu)異性能，使其在環(huán)保領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景及巨大的潛在市場(chǎng)價(jià)值。石墨烯在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域主要應(yīng)用在海水淡化、污水處理、大氣治理、電能替代、LED散熱等方向。

在國(guó)家對(duì)煤改電政策的大力推廣下，石墨烯電熱膜產(chǎn)業(yè)也初具規(guī)模，常州二維碳素開(kāi)發(fā)了一款石墨烯高溫阻燃型電加熱膜，能廣泛應(yīng)用于家用取暖、中醫(yī)理療、醫(yī)療加熱、溫度管理等領(lǐng)域，該產(chǎn)品將耐高溫性能提升到180℃，電熱轉(zhuǎn)化率99%以上，使用壽命提升至30000小時(shí)以上，同時(shí)具有發(fā)熱均勻度高、10秒速熱等特點(diǎn)，有效解決了現(xiàn)有電加熱產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率低、性能衰退、局部高溫等行業(yè)瓶頸問(wèn)題。

5.生物醫(yī)藥

石墨烯原材料價(jià)格低廉、容易得到，制備方法簡(jiǎn)單，被認(rèn)為是極具應(yīng)用價(jià)值的新型材料。石墨烯與多糖等物質(zhì)合成的復(fù)合材料，與細(xì)胞高度相容，可用作細(xì)胞生長(zhǎng)支架；石墨烯衍生物表面含有大量的含氧基團(tuán)，比表面積大，能促進(jìn)干細(xì)胞的黏附、增殖和分化等，通過(guò)進(jìn)一步結(jié)構(gòu)化功能修飾，可用于骨組織工程領(lǐng)域；基于石墨烯材料的生物傳感器可用于測(cè)定血清樣品中的葡萄糖含量、細(xì)菌分析、DNA和蛋白質(zhì)檢測(cè)等；經(jīng)過(guò)功能化的石墨烯還可作為載體，將藥物運(yùn)送至靶細(xì)胞，提高治療效果和效率；石墨烯較碳納米管具有更大表面積、更小毒性、更低價(jià)格，并且其光熱治療作用更優(yōu)，石墨烯或?qū)⒊蔀榘┌Y光熱治療的替代材料。

6.化工

石墨烯在化工領(lǐng)域的潛在應(yīng)用主要集中在橡膠、塑料、防腐涂料以及潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂等領(lǐng)域。如涂料方面，石墨烯具有二維層狀結(jié)構(gòu)和大的比表面積以及對(duì)水、氧和氯離子等的阻隔特性，在防腐涂料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。石墨烯防腐涂料具有以下優(yōu)點(diǎn)：石墨烯重防腐涂料能夠在化工重污染氣體、復(fù)雜海洋環(huán)境等苛刻條件下，實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的防腐壽命；石墨烯的加入大大降低了鋅粉的用量，在鋅粉含量減小70%的前提下，耐鹽霧性能仍是環(huán)氧富鋅涂料的4倍以上，滿(mǎn)足了涂裝材料輕量化的發(fā)展需求；石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性實(shí)現(xiàn)了重防腐涂料的功能化。

此外，石墨烯作為新興的材料，在潤(rùn)滑油/脂中的應(yīng)用方興未艾，此前的超細(xì)石墨粉（或二硫化鉬粉、聚四氟乙烯粉等）作為填料常出現(xiàn)在潤(rùn)滑脂中，用于改善潤(rùn)滑脂的潤(rùn)滑性能，而石墨烯作為新材料想要在傳統(tǒng)的潤(rùn)滑劑中起到特殊功效，在潤(rùn)滑和防銹兩個(gè)方面將有所突破。研究發(fā)現(xiàn)納米材料具有易燒結(jié)、熔點(diǎn)低等特性，因此以其為基礎(chǔ)制取的新型極壓抗磨劑作用機(jī)理并不是傳統(tǒng)的在兩摩擦副表面形成一層低剪切強(qiáng)度的物理化學(xué)膜，使摩擦磨損發(fā)生在生成的保護(hù)膜之間，而是將單一的滑動(dòng)摩擦改變?yōu)榛瑒?dòng)與滾動(dòng)的復(fù)合摩擦，通過(guò)改變摩擦方式達(dá)到減小摩擦的目的。

7.特種航天

隨著航天特種產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)復(fù)合材料的性能提出了更高的要求，因此需要研發(fā)更高性能的新型復(fù)合材料，由于石墨烯具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)熱、抗電磁干擾等性能，可用于特種航天材料中，提升航天特種材料性能，有潛力改變我國(guó)特種航天材料主要依賴(lài)于進(jìn)口的局面。目前石墨烯在特種航天領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括大型微波暗室用吸波材料、飛行器與武器平臺(tái)隱身、輕質(zhì)復(fù)合材料、抗特種干擾線(xiàn)纜、特種航天熱管理系統(tǒng)、飛機(jī)輪胎、特種電磁屏蔽等領(lǐng)域。

產(chǎn)業(yè)支撐作用顯現(xiàn)

中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)主要集中在提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面，目前石墨烯對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的帶動(dòng)作用日益顯著，尤其是在涂料、輕量化材料、橡膠輪胎、LED散熱材料等方向的應(yīng)用有突破性進(jìn)展，石墨烯以“工業(yè)味精”的形式添加到各種傳統(tǒng)材料以提升傳統(tǒng)材料的性能。青島瑞利特新材料科技有限公司研制的抗甲醛和殺菌智能內(nèi)墻涂料已經(jīng)投入市場(chǎng)。該智能內(nèi)墻涂料采用具有甲醛分解性能的石墨烯納米復(fù)合材料，結(jié)合光催化的原理，通過(guò)吸收可見(jiàn)光光能達(dá)到分解空氣中游離甲醛的目的，并且具有抗菌效果。東旭光電發(fā)布石墨烯散熱大功率LED模組，相比傳統(tǒng)LED燈具，它的節(jié)能效率提升20%，散熱器體積減少3/4，重量減少2/3。

石墨烯在新興產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用主要是在新能源、電子信息、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域，充分發(fā)揮石墨烯高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度等優(yōu)異性能，“烯”的作用越來(lái)越顯著，2017年石墨烯在新能源和電子信息領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模分別為40億和1億元。南京百杰騰物聯(lián)科技有限公司利用石墨烯體系導(dǎo)電油墨的特性，做出防偽、防撕、無(wú)法重復(fù)使用的RFID標(biāo)簽，在文件安全、食品安全、各種防偽管理應(yīng)用上開(kāi)創(chuàng)了有別于金屬刻蝕標(biāo)簽的新應(yīng)用，為物聯(lián)網(wǎng)等各種應(yīng)用場(chǎng)景所需天線(xiàn)提供了整體系統(tǒng)方案。超威電源將石墨烯鉛基合金首次應(yīng)用于鉛酸蓄電池的正極板柵，成功生產(chǎn)出新型耐高低溫高能量黑金石墨烯電池，使用壽命提高了90%以上，截至2017年底該電池累計(jì)銷(xiāo)售量突破2000萬(wàn)只，銷(xiāo)售額達(dá)30億元。

區(qū)域集聚初步成形

得益于政策的支持和石墨烯極為廣闊的應(yīng)用范圍與前景。中國(guó)的石墨烯產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出多點(diǎn)開(kāi)花，集聚初現(xiàn)的特點(diǎn)。東部沿海地區(qū)起步早，政策支持力度大，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程領(lǐng)先其他地區(qū)，據(jù)CGIAResearch統(tǒng)計(jì)，東部沿海地區(qū)集中了70%以上的企業(yè)，集聚效應(yīng)初步顯現(xiàn)。隨著石墨烯上下游產(chǎn)業(yè)鏈的不斷成形，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范逐步完善，現(xiàn)在初步形成三個(gè)集聚區(qū)，包括長(zhǎng)三角石墨烯產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，珠三角石墨烯產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)和山東石墨烯產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。

石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展整體呈現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)將更偏向石墨烯綠色、高質(zhì)量、規(guī)?；苽洌嗉?jí)次多功能組裝集成，未來(lái)產(chǎn)業(yè)資源將進(jìn)一步整合，應(yīng)用在新能源、生物醫(yī)藥、電子信息、特種航天等領(lǐng)域繼續(xù)深化。

附：

國(guó)內(nèi)外石墨烯的研發(fā)和生產(chǎn)近況

在國(guó)家和地方政府的引導(dǎo)和支持下，我國(guó)的GP研發(fā)、生產(chǎn)和國(guó)際合作等成現(xiàn)了百花齊放的局面。

福建出臺(tái)全國(guó)首部省級(jí)GP專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃——《福建省石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2017—2025年)》。該規(guī)劃提出，到2020年建成較完善的GP材料研發(fā)、制備、應(yīng)用等產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系，到2025年福建省GP及其相關(guān)產(chǎn)品產(chǎn)值突破500億元。

值得驕傲的是，鴻納（東莞）新材料科技有限公司投產(chǎn)了2條萬(wàn)噸級(jí)各為水性和油性的GP漿料生產(chǎn)線(xiàn)，每年可產(chǎn)3000t的GP粉體，平均為1～2層，這是全球最大生產(chǎn)線(xiàn)，標(biāo)志著我國(guó)GP產(chǎn)業(yè)已開(kāi)始進(jìn)入騰飛期。產(chǎn)品主要應(yīng)用于防腐、功能涂料、復(fù)合材料和鋰離子電池（LIB）部件等。

寧波墨西科技有限公司建成了500t/a的GP生產(chǎn)線(xiàn)，并正式投產(chǎn)，產(chǎn)品通過(guò)了專(zhuān)家的驗(yàn)收。

德陽(yáng)烯碳科技有限公司是2014年才成立的GP研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)，注冊(cè)資本1.6億元，現(xiàn)已獲9項(xiàng)專(zhuān)利，正申請(qǐng)31項(xiàng)，目前擁有30t/a的GP生產(chǎn)線(xiàn)，其產(chǎn)品有高阻隔GP及其在防腐涂料、散熱涂料等重點(diǎn)產(chǎn)品等。

恒力盛泰（廈門(mén)）石墨烯科技有限公司成立后致力于GP發(fā)展，計(jì)劃于2017年建成300t/a的單層GP（SLGP）產(chǎn)品。

天津大學(xué)通過(guò)熱水剝離法研制出氟化GP新產(chǎn)品，可用于LIB正極材料，比能量比采用氟化碳高近30%。

宜興環(huán)?？萍脊I(yè)園與俄羅斯科學(xué)院、莫斯科國(guó)立大學(xué)一起，在南京工業(yè)大學(xué)2011協(xié)同創(chuàng)新中心宜興GP新材料產(chǎn)業(yè)園內(nèi)，合作共建聯(lián)合應(yīng)用中心。

東旭光電與西班牙加泰羅尼亞納米科學(xué)和納米技術(shù)研究所于2016年簽署了《戰(zhàn)略框架合作協(xié)議》，將共同研發(fā)包括GP和CNT在內(nèi)的新型納米材料。

在GP的專(zhuān)利申請(qǐng)方面，2015年我國(guó)的石墨烯專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)已達(dá)2200余項(xiàng)，占世界的1/3，而今這一比例已上升至46%。這預(yù)示了我國(guó)的科技創(chuàng)新步伐在加快，今后有望引領(lǐng)世界GP產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前我國(guó)GP標(biāo)準(zhǔn)制定工作已正式起動(dòng)，這將有利于GP產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。

我國(guó)臺(tái)灣成功大學(xué)的研發(fā)人員找到了GP性能的可控途徑，是通過(guò)改變電化學(xué)鱗片剝離過(guò)程的工藝參數(shù)達(dá)成的，可根據(jù)需要生產(chǎn)單層至數(shù)百納米疊層的GP，其尺寸可以從12nm至幾十微米可任意控制，這是重要的研發(fā)成果。

國(guó)外方面，歐洲有“石墨烯旗艦計(jì)劃”，啟動(dòng)歐洲最大的開(kāi)創(chuàng)性研究，投入1000億歐元，共有142合伙人參與，旨在通過(guò)實(shí)驗(yàn)室研究、設(shè)計(jì)把石墨烯最大限度推向全球巿場(chǎng)。西班牙光子科學(xué)研究院（ICFO）研究了GP在光電子設(shè)備的應(yīng)用，其關(guān)鍵技術(shù)包括光傳感器和圖像系統(tǒng)，由紅外線(xiàn)操作，以及光數(shù)據(jù)傳輸，可比原產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)輕量化和更精準(zhǔn)，并進(jìn)而制備可穿戴的電子產(chǎn)品。比利時(shí)布路塞爾Virje大學(xué)（VUB）通過(guò)在光子設(shè)備中注入GP，即在硅片波導(dǎo)上置入GP圖案，就可提高硅的性能和光轉(zhuǎn)化效率，應(yīng)用于調(diào)光器和光探測(cè)器中。