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石墨烯行业发展历程(石墨烯行业发展历程图)

2023-11-20 20025 0 评论 行业观察


  

本文目录

  

  1. 我国的石墨烯技术已经发展到了什么阶段了
  2. 石墨烯在中国现状
  3. 石墨烯未来的发展趋势有哪些
  4. 石墨烯的发现是什么时候的诺贝尔奖
  5. 石墨烯的发展前景

1、各国纷纷布局石墨烯,抢占产业制高点。石墨烯作为一种新型的二维纳米材料,因其优异的性能在电子信息、新材料、新能源、生物医药、环境保护等诸多领域具有巨大的应用潜能和革命性变革,世界各国和跨国企业纷纷投入巨资加强石墨烯的研发、生产和应用,以期占抢占产业制高点。

  

2、目前,全球已有80多个国家投入石墨烯的研发、生产。美国、欧盟、日本、韩国等相继发布或资助了一系列相关研究计划和项目。特别是欧盟制定了石墨烯旗舰计划,计划投入10亿欧元。全球石墨烯研发、生产综合实力最强的前三甲是美国、日本、中国。不仅如此,IBM、英特尔、陶氏化学、三星等国际知名跨国企业纷纷将石墨烯及其应用技术作为长期战略发展方向,而且还涌现出了大批专门从事石墨烯研发、生产和应用的机构和企业。正处于概念导入期、产业化突破前期。

  

3、实验室成果和专利产品要成为商品,一般需要经过5个阶段:实验室研发——实验工厂(小试)——示范生产线(中试)——示范工厂——规模化生产,每个阶段都不可或缺,并且都潜在着风险,不可能一蹴而就,这个过程需要10年、20年、甚至更长时间。比如,硅材料历经了20多年、碳纤维坚持了半个多世纪。

  

4、从Gartner的技术成熟度曲线来看,石墨烯产业总体上正处于概念导入期、产业化突破前期,正从实验室走向产业化。目前以石墨烯粉末(体)为原料的低端产品,如功能涂料、复合材料、电极材料和结构增强型材料等,虽然部分已初步产业化,但规模小、技术含量不高、附加值较低。而以石墨烯薄膜为原料的高端产品,如微电子材料和显示屏薄膜材料等,或处于实验室阶段,或处于中试阶段,短时间内均难以实现产业化。欧美等发达国家认为,目前石墨烯技术成熟度还在1-4级,尚不适宜大规模产业化。

  

1、中国在石墨烯研究上具有独特的优势,从生产角度看,作为石墨烯生产原料的石墨,在我国储能丰富,价格低廉。正是看到了石墨烯的应用前景,许多国家纷纷建立石墨烯相关技术研发中心,尝试使用石墨烯商业化,进而在工业、技术和电子相关领域获得潜在的应用专利。

  

2、如欧盟委员会将石墨烯作为“未来新兴旗舰技术项目”,设立专项研发计划,拨出10亿欧元经费。英国政府也投资建立国家石墨烯研究所,力图使这种材料在未来几十年里可以从实验室进入生产线和市场。

  

3、石墨烯有望在诸多应用领域中成为新一代器件,为了探寻石墨烯更广阔的应用领域,还需继续寻求更为优异的石墨烯制备工艺,使其得到更好的应用。

  

4、石墨烯可以用来制作晶体管,由于石墨烯结构的高度稳定性,这种晶体管在接近单个原子的尺度上依然能稳定地工作。

  

5、相比之下,如今以硅为材料的晶体管在10纳米左右的尺度上就会失去稳定性;石墨烯中电子对外场的反应速度超快这一特点,又使得由它制成的晶体管可以达到极高的工作频率。

  

1、石墨烯从2004年首次被分离出来,2010年石墨烯发现者获得诺贝尔奖后为大家所熟知,到今天只有短短十几年的时间。毋庸置疑,石墨烯作为新材料产业的先导,在带动传统制造业转型升级,培育新兴产业增长点的作用越来越显著。

  

2、行业市场应用一:石墨烯在消费电子等领域应用正在提速

  

3、在电子领域,电池是非常重要的一部分,毕竟没有电池就无法驱动电子产品,电池就相当于一个人的心脏。因此提升电池性能变得非常重要了,目前的主流锂电池已经称霸电池多年,但是锂电池技术一直没有太大提升,充电速度,电池容量,环境污染,安全性已经严重限制高科技应用。因此石墨烯电池受到企业科研者亲睐,纷纷研究取代锂电池。

  

4、行业发展趋势一:市场应用将下沉到新能源汽车、光电、消费电子、海洋工程等高端应用领域

  

5、2018年石墨烯应用产品研发势头较好的方向有:手机触摸屏、锂离子电池、超级电容器以及增强塑料、防腐涂料、石墨烯温控材料等复合材料等领域,在石墨烯产业化进程上,主要集中于家居、消费电子等低端领域,还远远没有达到石墨烯产业发展目标的要求。2015年10月30日,工信部发布《中国制造2025》重点领域技术路线图,提出了我国石墨烯材料未来10年的发展目标,指出未来10年石石墨烯材料重点应用市场为:电动汽车锂电池用石墨烯基电极材料、海洋工程等用石墨烯基防腐蚀涂料、柔性电子用石墨烯薄膜、光/电领域用石墨烯基高性能热界面材料。由此可见,石墨烯的市场应用将下沉到新能源汽车、光电、消费电子、海洋工程等高端应用领域。

  

6、行业发展趋势二:石墨烯政策仍将继续向产业链中下游集中

  

7、政策支持层面,从前期集中在石墨烯基础研究、重点开发石墨烯的制备技术已过渡到大多集中在石墨烯产业链中游,以石墨烯功能材料、器件研发为主,重点推动石墨烯产业向下游转移,预计未来一段时间,对石墨烯行业的支持仍将集中在石墨烯中游产业链,以进一步加快石墨烯产业化。如《中国制造2025》中还着重提到,未来十年要整体突破石墨烯的规模制备技术,石墨烯粉体的分散技术,石墨烯基电极材料的复合技术。

  

8、从石墨烯上市公司的研发走向也可以看出,目前行业内企业研发也大多集中在石墨烯产业链的中游及下游应用领域。

  

9、——更多数据参考前瞻产业研究院发布的《中国石墨烯行业战略规划和企业战略咨询报告》。

  

2010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,从石墨中分离出石墨烯,因此共同获诺贝尔物理学奖。

  

在发现石墨烯以前,大多数物理学家认为,热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。所以,它的发现立即震撼了凝聚体物理学学术界。

  

而实际上石墨烯本来就存在于自然界,只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨,厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过,留下的痕迹就可能是一层甚至几层石墨烯。

  

1、用石墨烯替代硅,可以提高电子芯片的性能。科研人员目前正把石墨烯的生产和应用引入半导体行业,石墨烯引发的技术革命很可能从我们常见的小小芯片开始。

  

2、由石墨烯制作的器件,理论上频率可以达到硅的十倍甚至上百倍,可以在雷达上应用,大幅提高雷达的分辨率。而且在通讯、成像上都有比较广泛的应用。

  

3、未来,当充电设施越来越完善时,电动汽车使用石墨烯电池,可能花两三分钟就可以把电充满。

  

石墨烯电池分为两块,一是传统锂电池上,二是利用石墨烯制造颠覆性的“超级电池”

  

锂电池的强国是日本和韩国,韩国是发明充电16秒的石墨烯超级手机电池。日本则是研究锂电池外,再研究燃料电池技术,这个是涉及到了使用石墨烯材料的催化剂而制成的。

  

超强导电性:电子迁移率是硅的100倍,电阻小于铝、银等金属(集成电路、导电添加剂)

  

透光率极佳:透光率97.7%(电容屏、太阳能电池板)

  

超强导热性:导热系数5300W/mk,强于碳纳米管、铜铝等(导热膜、超大规模纳米集成电路散热材料)

  

面积极大:比普通活性炭高出1130平方米(超级电容、锂电池、传感器)

  

超强硬度:硬度超过金刚石,断裂度是钢铁的100倍(防弹衣、飞机超轻材料)

  

除了以上特性外,其衍生出来的氧化石墨烯具有强载体和靶向性,能够用作肿瘤诊断和治疗。

石墨烯行业发展历程(石墨烯行业发展历程图)


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