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石墨烯产业锦上添花,产业增长将迎来爆发

2017年11月12日 11:02 次阅读

  石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢状晶格的平面薄膜,是一种只有一个原子层厚度的二维材料。如图1.1所示,石墨烯的原胞由晶格矢量a1和a2定义每个原胞内有两个原子,分别位于A和B的晶格上。C原子外层3个电子通过sp²杂化形成强σ键(蓝),相邻两个键之间的夹角120°,第4个电子为公共,形成弱π键(紫)。石墨烯的碳-碳键长约为0.142nm,每个晶格内有三个σ键,所有碳原子的p轨道均与sp²杂化平面垂直,且以肩并肩的方式形成一个离域π键,其贯穿整个石墨烯。

  石墨烯充电宝、石墨烯打底裤、石墨烯机油……作为一种新型纳米材料,石墨烯正悄然走进人们的生活,而又因为它的“黑科技”属性,让很多人对它的了解仍停留在概念阶段。

  从2012年工信部首次明确提出支持发展石墨烯新材料至今,石墨烯已从基础研发逐步向产业化发展迈进。

  神奇石墨烯将改变人们生活

  “登山、勘探、徒步等户外运动电池电量不够、缺乏有效应急电源时,在石墨烯移动电源中加入淡水、海水、冰雪,就能发电。”广西大学首席科学家何国强说,这就是石墨烯基高能铝空移动电源项目,目前这一技术已经成熟,市场前景广阔,基本满足产业化条件。

  石墨烯是目前发现的最薄、导电导热性能最强、最坚硬的新型纳米材料,被称为“黑金”,是“新材料之王”。石墨烯在半导体、柔性电子、生物医学、储能、传感检测等诸多领域具有巨大产业应用价值。未来石墨烯对人们生活的改变将不可估量。

  石墨烯在肿瘤甄别和治疗中的应用,可能造福全人类。“在前期进行肿瘤细胞的高效甄别和杀灭对攻克肿瘤难关极具重要意义,掺杂石墨烯量子点可以在这个阶段介入,提供重要的细胞级影像学参考。”中国科学院上海微系统与信息技术研究所项目经理杨思维说。

  杨思维说,在肿瘤的治疗过程中,掺杂石墨烯量子点与自噬抑制技术相结合的新型治疗手段,将有望实现肿瘤的靶向可视化高效能治疗。

  2015年,国务院印发《中国制造2025》,对石墨烯产业的中长期发展路线进行部署,之后有关部委出台《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》,成为我国石墨烯产业发展的首个纲领性文件。

  “石墨烯热”带来产业爆发式增长

  目前,世界不少国家将石墨烯作为高科技发展的战略制高点,在高端研发方面竞争激烈。中国科学院院士、北京大学化学与分子工程学院教授刘忠范透露,截至今年2月,全球石墨烯专利中58%来自中国。

  在过去数年内,全国各地成立的石墨烯产业园、创新中心、研究院以及产业联盟已超过40家。截至今年2月10日,全国工商注册的石墨烯相关制备、销售、应用、投资、检测、技术服务的企业数量达2059个。目前,我国拥有石墨烯相关上市公司近50家。

  从国内产业现状来看,目前我国形成了以华东常州、无锡、南京等地为中心,珠三角、京津冀、川渝等地活跃发展的格局,石墨烯初步完成规模化石墨烯制备、石墨烯应用开发。石墨烯应用开发不断深化,将带来对传统技术与产品的升级换代效应,提升传统企业的附加价值和产业竞争力,产生巨大产业应用价值。

  据中国石墨烯产业技术创新战略联盟产业研究中心编写的《2017全球石墨烯产业研究报告》预测,全球石墨烯应用市场2020年将成长至1000亿元的规模,中国在全球石墨烯市场上占据主导地位。

  广西柳州拥有柳工、柳钢、广汽、上汽等一批国内外知名企业,具备与石墨烯产业结合的良好条件。目前柳州市鹿寨县已引进广西益新纳米新材料科技有限公司、江阴中创网络信息有限公司改性石墨烯EPS制品项目、江苏博繁EPP有限公司等合作伙伴。

  “飞入寻常百姓家”尚需时日

  尽管人们普遍对石墨烯进入生产生活充满期待,产业化之路仍漫长而崎岖。

  “石墨烯正逐步拓展,但速度没有想象中那么快,因为一项新技术一般可能需要5至10年,甚至更长时间,才能真正深入到我们生产生活当中。”山东大学国家胶体材料工程技术研究中心教授侯士峰说。

  业界认为,石墨烯手机概念从2013年开始提出,真正走向市场还需要时日。整体看,目前石墨烯产业还处于发展初级阶段,以中低端产品为主。

  多位专家表示,石墨烯材料是石墨烯产业的基石,但今天的石墨烯材料尚不足以支撑起未来的石墨烯产业,需要持续不断地提升石墨烯材料的品质,同时也面临着标准不一、市场不规范等问题。

  刘忠范说,石墨烯产品真正“飞入寻常百姓家”还需要时间,而且还不只是三五年能解决。“从整体上看,目前石墨烯还只是‘锦上添花’的‘添加剂’。”他还表示,并不赞成全国各地都上马石墨烯产业园,应该与地方工业和产业结合起来,做出特色才更有前景。

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