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全球石墨烯技术前沿发展态势分析

 

  石墨烯是一种碳原子紧密堆积构成的二维晶体,是人类已知强度最高、韧性最好、质量最轻、透光率最高、导电性最佳的材料。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,石墨烯可以广泛地应用于新能源,大健康,电子信息,生物医药,航空航天等产业领域,是推动高技术发展的重要材料之一。
 
作者:CGIA Research 李静文
 
  从全球石墨烯创新成果上来看,从2010年起全球石墨烯发表论文及申请专利数量呈增长趋势,说明自因石墨烯获得诺贝尔奖以来,石墨烯在研发层面热度不减。而中国无论是在发表论文和申请专利数量上都是遥遥领先。图1为全球石墨烯创新成果年度分布图。
 
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图1 全球石墨烯创新成果年度分布图(左:论文分布;右:专利分布)数据来源:Web of science, CGIA Research 整理
 
  在石墨烯材料制备方面的突破主要为石墨烯大规模批量化生产技术及高品质石墨烯材料制备方法;在应用技术研发方面主要涉及到石墨烯在新能源、电子信息、海水淡化等方面的突破;产业化技术方面,石墨烯环保涂料,散热大功率LED灯,RFID(电子标签),铅酸电池及智能穿戴等产品已实现产业化突破。
 
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图2 米级单晶石墨烯薄膜(Science Bulletin 62, 2017, 1074)
 
  CGIA Research预测,未来石墨烯技术发展的重点方向为石墨烯低成本、绿色、规模化制备,高质量精细结构调控,多级次多功能组装集成,以及石墨烯在新能源、生物医药、电子信息、节能环保等下游领域的不断拓展。
  石墨烯技术的研发呈现出良好的应用前景,但仍需在制备方法和工艺以及下游应用中进行新的突破,以实现石墨烯应用的产业化,引领多领域新材料新时代的变革。


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