前景：中國石墨烯產業技術創新聯盟發布報告稱，石墨烯產業發展目前還處於初級階段，預計到2020年，全球石墨烯才形成完整產業鏈，且市場規模將達1000億元，其中中國佔比達50%至80%，中國將在全球石墨烯行業中起到主導和核心作用。
全球首款石墨烯產品
2016年7月8日，東旭光電在京舉辦了石墨烯基鋰離子電池產品發布會，推出了世界首款石墨烯基鋰離子電池產品——「烯王」。該產品與普通電池相比不僅可在滿足5C條件下，實現15分鐘內快速充放電，而且可在-30~80℃環境下工作，循環壽命更高達3500次左右。
作為目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯被稱為「黑金」，是「新材料之王」。科學家確認，石墨烯未來將取代煤炭與石油天然氣，成為提供人類生活所需大多數發電能源的來源！
這標誌著不久的將來，所有依靠生產石油賺取收入的國家將面臨經濟大災難，石油將無人問津，油價將跌落谷底，中東許多產油國將有可能排隊破產！
科研發展的未來，將會出現以石墨烯電池發電的環保汽車，勢必為世界汽車工業帶來巨大的革命轉變。屆時石油的需求量將大幅降低，中東及東南亞依靠石油生存的產油國將面臨災難性的經濟打擊
一、石墨烯的誕生
墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈•蓋姆和康斯坦丁•諾沃肖洛夫，成功從石墨中分離出石墨烯，證實它可以單獨存在，兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。
實際上石墨烯本來就存在於自然界，只是難以剝離出單層結構。石墨烯一層層疊起來就是石墨，厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯。鉛筆在紙上輕輕划過，留下的痕跡就可能是幾層甚至僅僅一層石墨烯。
石墨烯的誕生倒是一件趣事。當時蓋姆把一大塊兒高定向熱解石墨和一臺高級拋光機交給了一位新來的中國博士生，希望他做出儘可能薄的膜。三個星期後博士生給了蓋姆一個10微米厚的培養皿.蓋姆生氣地問他能不能磨得更薄，博士生說：「那你就自己來吧。」
蓋姆只得自己做了，不過他採用了一種非常「土」的方法。他用透明膠帶在石墨上粘一下就會有石墨層被粘在膠帶上，把膠帶對摺後粘一下再拉開，兩端就都沾有石墨層，石墨層又變薄了。如此反覆多次，終於薄到只有一個碳原子的厚度時，石墨烯就製成了。
二、什麼是石墨烯？
▲石墨烯被視為石墨碳材料之母
石墨烯是由碳原子構成的單原子層厚度的二維晶體，其結構片段可自由捲曲得到富勒烯（0維），碳納米管（1維）或堆疊形成石墨（3維）。
通常所說的石墨烯為單層石墨烯、雙層石墨烯和少層石墨烯（<10層），而石墨烯微片是指碳層數多於10層、厚度在5-100納米範圍內的超薄的石墨烯層狀堆積體。
▲石墨烯的電學性能最為獨特，被研究地也最為深入
石墨烯無與倫比的優點
石墨烯具備各神奇性能，想像空間巨大。
因為它的電阻率極低，電子遷移的速度極快，因此被期待可用來發展出更薄、導電速度更快的新一代電子元件或電晶體。
其高透明性和高導電性，使其也適合用來製造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。
石墨烯還可耐受1 億~2 億A/cm2 的電流密度，是銅耐受量的100 倍左右，傳熱率與金剛石相當，加之其薄片形狀。
所以石墨烯作為劃時代的散熱材料也是備受期待的。
三、石墨烯的製備
1、Top-Down和Bottom-up
2、低成本和高質量不可兼得
3、下遊應用決定技術路線
▲CVD法和剝離法製備石墨烯的專利最多
從國際大集團申請專利來看，三星、IBM以及日立使用CVD法製備石墨烯較多，這主要是因為其研發的應用集中在高端電子產品，需要大面積、高質量的石墨烯材料。
相對應的，美國納米技術儀器公司、XG科學公司、沃爾貝克材料公司等專注於石墨烯商業化的企業在製備石墨烯時，大多使用液相剝離、化學合成等方法。
這些方法在大規模生產時成本優勢突出，適合於電池和超級電容的電極、導電石墨、石墨烯塗層、薄膜塗料等低端應用。
四、石墨烯的專利
目前全球已有超過200個機構和1000多名研究人員從事石墨烯研發，然而中國在石墨烯研發上，目前已申請超過2200項專利，佔世界的3分之1。2015年全球石墨烯專利數據顯示，排名首位的依然是中國，之後是美國、韓國、日本。
縱觀石墨烯年度國際專利數量發展歷程，該產業技術最早從1990年代開始零星出現，真正的發展階段出現在2008年以後，產業技術出現了持續的快速增長。
特別是在2010年諾貝爾物理學獎授予石墨烯科學家以後，全球石墨烯專利申請數量開始急劇增長，這一趨勢延續至今。
▲石墨烯專利年度走勢
▲ 國際主要石墨烯專利技術領域分布
▲主要國家專利技術分布圖
▲主要國家專利技術領域比例圖
▲ 主要技術領域專利族年度分布
石墨烯技術專利申請人排名中，三星、韓國科學技術院和海洋王照明科技有限公司排名前三位，分別屬於韓國和中國。排名前10位的專利權人中，韓國佔了一半席位。除上述兩個機構外，還有LG公司、成均館大學和延世大學。
我國在石墨烯技術專利數量上擁有絕對領導地位，在全球專利申請人排名中也得到了體現，有4家機構進入前10位。美國專利總數量雖然排名第二，但是前10位中只有IBM一家美國企業，處於第8位。
▲主要專利申請人排名
選取專利數量排名前六位的企業和科研機構對技術領域分類。結果顯示：
海洋王照明科技有限公司不僅關注石墨烯的製備和提純，對石墨烯在電極製備中的應用研發也很重視。
三星電子和韓國成均館大學在石墨烯在電子器件中的應用有研發優勢；清華大學更為關注石墨烯的電極材料中的應用。
▲主要專利申請人技術特長
▲國際石墨烯產業鏈主要企業競爭情況
五、石墨烯產業應用
1、石墨烯潛在應用領域眾多
2、石墨烯在導電油墨和印刷電子領域的應用
3、石墨烯在散熱領域的應用
4、石墨烯在鋰離子電池中應用較為成熟
石墨烯在鋰電池上主要有三種應用，分別是用在正負極材料中作為導電添加劑，用在銅箔或鋁箔中作為功能塗層，以及用作負極材料作為電極材料。
在鋰電池的應用上，石墨烯的主要競爭對手是導電炭黑，石墨以及VGCF。
鋰電池在正極材料中作為導電添加劑的應用已經商業化。
5、石墨烯負極將大幅提升電池容量，續航時間短不再是痛點
6、石墨烯在顯示技術領域有望取代ITO
目前，國內的石墨烯薄膜產商有重慶墨希、常州二維，重慶墨希：13年2月成立，年產100萬片石墨烯薄膜。
常州二維：2013年5月，年產3萬平米石墨烯薄膜生產線建成投產，2014年達到10億平米的產能。
7、石墨烯應用綜合評價
此外，石墨烯技術價值鏈條中以石墨烯生產商最為關鍵，大規模低成本的工業化生產技術突破將驅動下遊產品市場高速增長。
總結：石墨烯目前最有潛力的應用是成為矽的替代品，製造超微型電晶體，用來生產未來的超級計算機。用石墨烯取代矽，計算機處理器的運行速度將會快數百倍。科學家預言石墨烯將「徹底改變21世紀」。極有可能掀起一場席捲全球的顛覆性新技術新產業革命。
內容來源：鳳凰網、微信創新
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