石墨烯改变未来从这五大领域开始

发表时间：2016-11-22

    石墨烯自2004年被英国曼彻斯特大学两位科学家发现后，很快因其强度高、耐性好、重量轻等许多惊人的优秀功用而被世人重视。2010年，两位科学家因该发现而被颁发诺贝尔物理学奖。近十年来，有关石墨烯的研讨炙手可热，石墨烯也因其在动力、生物技能、航天航空等范畴具有极端广泛的使用前景而被认为是“具有革命性含义的资料”、“二十一世纪的资料之王”。有专家估计，将来5至10年，全球石墨烯工业规划将超越1000亿美元。
石墨烯改动将来从这五大范畴开端
　　依据有关研讨陈述，石墨烯（Graphene）是一种由C原子经sp2电子轨道杂化后构成的蜂巢状的准二维构造，是C元素的另外一种同素异形体。与其他新资料对比，石墨烯具有许多优秀的特色，如载流子迁移率高、电流密度大、强度高、导热率高、超薄超轻超硬，一起具有高功用传感器、可强化电子运送、催化剂、吸氢、双极半导体、无散热传输等功用。因为石墨烯的功用优秀、功用许多而被广泛使用到锂电子电池、超级电容、导电油墨、接触屏、软性电子、散热、涂料、传感器等范畴，此外，在高频电子、环保、光电、聚合物、海水淡化、太阳能电池、燃料电池、催化剂、建筑资料等范畴，也能发现石墨烯的身影。有专家估计，将来几年内，石墨烯将首要用于“导电油墨”、“防腐涂料”、“散热资料”、“锂电池”、“超级电容”等五大范畴。
　　范畴一：导电油墨
　　导电油墨是用导电资料制成的油墨，具有必定程度导电质，可作为打印导电点或导电线路之用。这些年在手机、玩具、薄膜开关、太阳能电池、远红外发热膜以及射频辨认技能等职业中使用越来越广泛。过去数十年，导电油墨最大的下流是太阳能电池以及显现器材。将来包含接触传感器及其电极、RFID以及电子纸张的使用也将一起坚持增加。
　　石墨烯导电油墨具有强壮优势，开展前景看好。导电油墨归于填充型复合资料，是打印与烧结处理后具有导电功用的油墨。石墨烯使用在油墨的优势首要有两点：一是兼容性强，石墨烯油墨可在塑料薄膜、纸张及金属箔片等多种基材上完成打印；二是性价比高，与现有的纳米金属导电油墨对比，石墨烯油墨具有较大的本钱优势。
　　因为石墨烯的杰出功用，其制成的油墨具有电阻小、导电性强以及光学透明性高级特色，在各类导电线路以及传感器、无线射频辨认系统、智能包装、医学监视器等电子商品中有广泛使用。2015年导电油墨的产值也已到达80万吨。估计到2015年导电油墨产值将到达130万吨，跟着石墨烯的出产技能老练、本钱下降，石墨烯导电油墨将逐步占有商场份额。估计到2020年导电油墨范畴石墨烯使用商场规划到达2亿元。
　　范畴二：防腐涂料
　　现在国内防腐涂料消费量近180万吨，占国际防腐涂料总消费量的40%以上。我国防腐涂料需要首要集中在船只、石油化工、桥梁、集装箱等范畴。涂猜中增加石墨烯后，石墨烯可以构成安稳的导电网格，有用进步锌粉的利用率，从实际效果来看，增加约5%的石墨烯粉，可削减50%锌粉的使用量。一起，石墨烯涂层能在金属表而与活性介质之间构成物理阻隔层，对基底资料起到杰出的防护效果。
　　近年石油化工、铁路交通、新动力、基础设施建造等更是蓬勃开展，为防腐涂料供给了宽广的商场空间。我国石墨烯新型防腐涂料，已于2015年3月20日在江苏道森新资料有限公司成功研制，并已使用于海上风电塔筒的防腐，近期已有许多公司均开宣布有关商品并在各类防腐范畴使用。将来石油化工、铁路交通、新动力、基础设施建造等更是蓬勃开展，为防腐涂料供给了宽广的商场空间。估计到2020年防腐涂料范畴石墨烯使用商场规划到达5~8亿元。
   范畴三：散热资料
　　电子和光子器材的散热是影响电子技能开展的首要疑问，手机、电脑、微型电路等设备的散热首要经过各类散热片来处理。现在，商场中的电子商品的散热片首要是石墨散热片。可是，石墨烯导热片的导热快、可折叠等功用要远远优于石墨片，极佳的散热资料如热导纤维、热导塑料等，而且技能难度小、工艺相对老练，存在迅速进入商场的时机。尤其在智能手机范畴，手机请求轻薄、便携，将来请求可折叠，因而石墨烯导热膜具有极大优势。预估将来选用石墨烯散热膜进行散热的散热组件占总电子商品及LED商品商场的10%，即可为石墨烯散热膜带来15-20亿摆布的商场空间。
　　范畴四：锂电池
　　石墨烯在锂离子电池中的使用对比多样化，现在现已完成商业化的是用在正极资猜中作为导电增加剂，来改进电极资料的导电功用，进步倍率功用和循环寿命。现在对比老练的使用是将石墨烯制成导电浆料用于包覆磷酸铁铿等正级资料。正极用包覆浆料现在首要包含石墨浆料、碳纳米管浆料等，跟着石墨烯粉体、石墨烯微片粉体量产、本钱继续下降的情况下，石墨烯浆料将呈现非常好的包覆功用。石墨烯浆料将随锂电池增加而稳步上升。锂离子电池首要使用于手机、笔记本电脑、摄像机等便携式电子器材等方面，并积极地向电动力轿车等新动力轿车范畴扩展，具有长时间开展前景。
　　因为石墨烯关于电池功用有诸多提高效果，对动力电池功用请求的不断提高必将拉动石墨烯在电池范畴的开展。一起石墨烯电池职业规划有望充分获益于动力电池的放量，共享新动力轿车职业的增加。
　　范畴五：超级电容
　　石墨烯的电导率高、比表而积大、且化学构造安稳，表而更有用的释放，有利于电子的浸透和运送，愈加合适作为超级电容器电极资料。现在，我国现已完成石墨烯超级电容器的投产，技能上现已完全可以完成石墨烯超级电容器的出产。
　　依据美国IDTechEx公司陈述，全球超级电容器商场将从2013年的8亿美元增加到2018年的31.3亿美元，年复合增加率到达30.2%。而石墨烯基超级电容器的工业化也在不断推动：在国内，我国中车研制的3伏／12000法拉石墨烯／活性碳复合电极超级电容和2.8伏／30000法拉石墨烯纳米混合型超级电容现已获得我国工程院判定，全体技能到达现在国际超级电容单体的最高水平。依据测算，2016年我国超级电容器商场规划将打破30亿元，估计2020年我国超级电容器商场规划将超越60亿元。TYCO连接器，石墨烯在超级电容商场潜在使用规划到达3~5亿元。