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| 石墨烯大規(guī)模工業(yè)化制備技術(shù)仍未成熟，難以撼動(dòng)天然石墨消費(fèi)結(jié)構(gòu) |
| 來(lái)源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-10-26 10:51:23 瀏覽次數(shù)： |
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 石墨烯是由單層碳原子組成的二維材料，其強(qiáng)度是已測(cè)試材料中最高的，是鋼的100多倍；載流子遷移率是商用硅片遷移率的10倍；熱導(dǎo)率是金剛石的3倍。石墨烯是一種應(yīng)用潛力廣泛的碳材料，在電子器件、新能源、航天軍工、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景，將成為下一個(gè)萬(wàn)億級(jí)的新興產(chǎn)業(yè)。世界主要國(guó)家都在進(jìn)行石墨烯的前沿研究，但多處于材料研發(fā)的初級(jí)階段，距大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用仍有一段距離。學(xué)者預(yù)測(cè)石墨烯首先應(yīng)用于電子觸摸屏，用作儲(chǔ)能材料也將于近些年實(shí)現(xiàn)，但用作高頻電路、邏輯電路則在更遠(yuǎn)的將來(lái)才能走向市場(chǎng)。
一、石墨烯應(yīng)用發(fā)展展望
石墨烯具備完整的較強(qiáng)導(dǎo)電性、透光性、柔性及微電子等屬性，可作為感應(yīng)層或者驅(qū)動(dòng)層，被使用在觸摸屏的模組里。2015年全球首臺(tái)石墨烯手機(jī)已經(jīng)在重慶發(fā)布。2014年全球?qū)ν该鲗?dǎo)電薄膜的市場(chǎng)需求量約為4000萬(wàn)m2，根據(jù)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，5年后需求量將翻一番，猛增至8000萬(wàn)m2。其最大的市場(chǎng)為觸控領(lǐng)域，應(yīng)用于顯示器、平板電腦、智能手機(jī)等產(chǎn)品。石墨烯具有極高的比表面積，這使得石墨烯可成為潛力巨大的儲(chǔ)能材料。石墨烯電池在比容量、成本、壽命等較其他產(chǎn)品有顯著的卓越性，2015年石墨烯聚合材料電池將在西班牙實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。石墨烯電池負(fù)極材料具有優(yōu)良的比容量。
專業(yè)人士預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模至少可達(dá)6 000億元。石墨烯有望成為市場(chǎng)潛力巨大的電極材料。石墨烯材料能有效去除水中重金屬、染料和氟化物。吳艷等研究得到當(dāng)亞甲基藍(lán)初始濃度為100mg/L，石墨烯吸附劑投加量的最適濃度為2g/L。2012年中國(guó)工業(yè)廢水排放量為221.6億t。這表明石墨烯吸附材料在水處理領(lǐng)域上也有巨大的應(yīng)用前景。
科學(xué)家正在研究石墨烯的新應(yīng)用領(lǐng)域，主要集中于超輕型材料、太空線纜、石墨烯光電探測(cè)器等。
二、石墨烯產(chǎn)業(yè)對(duì)天然石墨需求的判斷
石墨烯的制備主要有四種方法。機(jī)械剝離法、外延生長(zhǎng)法、氧化石墨還原法的原材料為天然石墨，而氣相沉積法原材料多為甲烷。電阻觸摸屏石墨烯材料，多采用氫氣、甲烷等原材料先在金屬表面上催化生長(zhǎng)石墨烯。在作為吸附材料，不同的學(xué)者應(yīng)用氧化石墨烯和還原性石墨烯均取得了不錯(cuò)的效果。
制約石墨烯廣泛應(yīng)用的瓶頸在于難以大規(guī)模、低成本、可控的制備高品質(zhì)的石墨烯?，F(xiàn)在氧化還原法和化學(xué)沉積法均實(shí)現(xiàn)了石墨烯制備的產(chǎn)業(yè)化，并且產(chǎn)量也已達(dá)到噸級(jí)。但對(duì)于未來(lái)石墨烯的巨大需求，何種方法能大規(guī)模、低成本、可控的合成石墨烯，將主導(dǎo)未來(lái)天然石墨需求態(tài)勢(shì)。
隨著石墨烯研發(fā)的深入和產(chǎn)業(yè)化的推進(jìn)，中國(guó)涌現(xiàn)了幾十家石墨烯高科技企業(yè)。如上海新池、南京科孚納米、深圳貝特瑞等。中國(guó)現(xiàn)階段石墨烯生產(chǎn)線在江蘇常州、泰州、浙江寧波、重慶、山東、寧夏等地投產(chǎn)，生產(chǎn)規(guī)模在30~300t之間，且采用的原料多種多樣，江蘇第六元素公司采用石墨粉氧化還原、二維碳素公司采用甲烷等化學(xué)氣相沉積，而寧夏平羅采用碳化硅生產(chǎn)下腳料作為原料。由此可見(jiàn)，在2020年前石墨烯產(chǎn)業(yè)對(duì)天然石墨的需求量將保持在萬(wàn)噸的規(guī)模，難以撼動(dòng)天然石墨的消費(fèi)結(jié)構(gòu)。
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