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《石墨烯技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、石墨烯技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)摘要：2013年1月，石墨烯入選歐盟兩項(xiàng)“未來和新興技術(shù)旗艦項(xiàng)目”之一（另一項(xiàng)為“人類大腦工程”），歐盟委員會(huì)計(jì)劃在未來十年投入10億歐元開展石墨烯應(yīng)用技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，再一次激起了各界對(duì)這一革命性材料的關(guān)注。?關(guān)鍵字：石墨烯;態(tài)勢(shì);趨勢(shì);技術(shù)轉(zhuǎn)移;石墨烯;態(tài)勢(shì);趨勢(shì);技術(shù)轉(zhuǎn)移;石墨烯;技術(shù)轉(zhuǎn)化;產(chǎn)業(yè)化 石墨烯（Graphene）又稱單層墨，是一種新型的二維納米材料，也是目前發(fā)現(xiàn)的硬度最高、韌性最強(qiáng)的納米材料。因其特殊納米結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物理化學(xué)性能，石墨烯在電子學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、催化、儲(chǔ)能和傳
2、感器等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，被公認(rèn)為21世紀(jì)的“未來材料”和“革命性材料”。英國兩位科學(xué)家因發(fā)現(xiàn)從石墨中有效分離石墨烯的方法而獲得2010年諾貝爾獎(jiǎng)，引起了科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的高度關(guān)注，石墨烯相關(guān)專利開始呈現(xiàn)爆發(fā)式增長（2010年353件，2012年達(dá)1829件）。世界各國紛紛將石墨烯及其應(yīng)用技術(shù)研發(fā)作為長期戰(zhàn)略予以重點(diǎn)關(guān)注，美國、歐盟各國和日本等國家相繼開展了大量石墨烯研發(fā)計(jì)劃和項(xiàng)目?？傮w看來，石墨烯技術(shù)開始進(jìn)入快速成長期，并迅速向技術(shù)成熟期跨越。全球石墨烯技術(shù)研發(fā)布局競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，各國的技術(shù)優(yōu)勢(shì)正在逐步形成，但總體競(jìng)爭(zhēng)格局還未完全形
3、成。具體發(fā)展態(tài)勢(shì)如下：態(tài)勢(shì)一：制備與改性的突破為產(chǎn)業(yè)化提供了技術(shù)支撐 一方面，石墨烯制備技術(shù)取得突破。石墨烯制備技術(shù)與設(shè)備是石墨烯生產(chǎn)的基礎(chǔ)。一直以來，石墨烯大規(guī)模制備技術(shù)是阻礙其產(chǎn)業(yè)化的最重要因素。近來，石墨烯制備技術(shù)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）兩種途徑，開發(fā)出了從簡(jiǎn)易低成本制造到大面積量產(chǎn)工藝的多種方法，包括：機(jī)械剝離、氧化還原法、化學(xué)氣象沉積（CVD）、外延生長、有機(jī)合成、液相剝離等。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，需要根據(jù)不同的需求進(jìn)行選擇（表1）。其中，氧化還原法因成本低
4、且易實(shí)現(xiàn)，有望成為最具發(fā)展前景的制備方法之一。同時(shí)，各種方法的改進(jìn)研究也在不斷進(jìn)行。日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所已開發(fā)出將CVD法的處理溫度由1000℃降至300℃～400℃的技術(shù)，并試制出A4紙大小的觸摸面板；富士通開發(fā)出在基板上直接形成石墨烯的CVD法。日本東北大學(xué)開發(fā)出在硅基板上形成SiC薄膜后采用SiC熱分解法在Si基板上形成石墨烯膜的技術(shù)，并已制作出兩極性CMOS逆變器等?！ ×硪环矫妫男允┘夹g(shù)研發(fā)持續(xù)升溫。石墨烯晶體具有確定的原子和電子結(jié)構(gòu)，對(duì)石墨烯進(jìn)行改性可以有效調(diào)變其結(jié)構(gòu)和性能，并實(shí)現(xiàn)更為多樣的功能和豐富的應(yīng)用。
5、石墨烯可以通過化學(xué)修飾、摻雜、表面官能化和生成衍生物等進(jìn)行改性，其衍生物在微電子、復(fù)合材料、催化、儲(chǔ)氫等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。目前，石墨烯氧化物、氫化物和氮化物等方面的研發(fā)與應(yīng)用受到重視。一是石墨烯經(jīng)氧化后生成石墨烯氧化物，可和聚合物等其他材料相混合并形成復(fù)合材料，在有機(jī)薄膜太陽能電池和有機(jī)晶體管元件的電極方面有重要應(yīng)用。同時(shí)也是大規(guī)模制備石墨烯材料的有效途徑，受到富士電機(jī)和索尼等企業(yè)的重視。二是石墨烯與氫鍵結(jié)合形成石墨烯氫化物。有研究表明，石墨烷（石墨烯的兩維碳?xì)浠衔铮┰趦?chǔ)氫方面具有廣泛應(yīng)用前景。三是石墨烯晶格中引入氮原子變成
6、氮摻雜石墨烯或氮化碳，可實(shí)現(xiàn)帶隙、載流子濃度、載流子極性等可調(diào)，在微電子器件有較好的應(yīng)用，另外還有一些特殊性質(zhì)和應(yīng)用有待探索。態(tài)勢(shì)二：四大領(lǐng)域成為應(yīng)用研發(fā)的熱點(diǎn) 中科院近期發(fā)布的一份報(bào)告指出，石墨烯的研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展持續(xù)升溫。從石墨烯專利領(lǐng)域分布來看，其應(yīng)用技術(shù)研究布局熱點(diǎn)包括：石墨烯用作鋰離子電池電極材料、太陽能電池電極材料、薄膜晶體管制備、傳感器、半導(dǎo)體器件、復(fù)合材料制備、透明顯示觸摸屏、透明電極等（圖1）。 主要集中在以下四個(gè)領(lǐng)域： 一是傳感器領(lǐng)域。石墨烯因其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)在傳感器中有廣泛的應(yīng)用，具有體積小、表面積大
7、、靈敏度高、響應(yīng)時(shí)間快、電子傳遞快、易于固定蛋白質(zhì)并保持其活性等特點(diǎn)，能提升傳感器的各項(xiàng)性能，主要用于氣體、生物小分子、酶和DNA電化學(xué)傳感器的制作。新加坡南洋理工大學(xué)開發(fā)出了敏感度是普通傳感器1000倍的石墨烯光傳感器；美國倫斯勒理工學(xué)院研制出性能遠(yuǎn)超現(xiàn)有商用氣體傳感器的廉價(jià)石墨烯海綿傳感器?！ 《莾?chǔ)能和新型顯示領(lǐng)域。石墨烯具有極好的電導(dǎo)性和透光性，作為透明導(dǎo)電電極材料，在觸摸屏、液晶顯示、儲(chǔ)能電池等方面有很好的應(yīng)用。石墨烯被認(rèn)為是觸摸屏制造中最有潛力替代氧化銦錫的材料，三星、索尼、輝銳、3M、東麗、東芝等龍頭企業(yè)均在此領(lǐng)域
8、作了重點(diǎn)研發(fā)布局。美國德州大學(xué)奧斯汀分校研究人員利用KOH對(duì)石墨烯進(jìn)行化學(xué)修飾重構(gòu)形成多孔結(jié)構(gòu)，得到的超級(jí)電容的儲(chǔ)能密度接近鉛酸電池。密歇根理工大學(xué)科學(xué)家研發(fā)出一種獨(dú)特蜂巢狀結(jié)構(gòu)的三維石墨烯電極，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到7.8%，且價(jià)格低廉，有望取代鉑在太陽能電池中的應(yīng)
