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行业百科

石墨烯材料产业应用及未来趋势展望

发布时间:2020/05/18 10:50:34    访问量:96 次

全球石墨烯产业仍处于中游专利布局阶段,下游产业链尚未形成。对石墨烯的需求主要是初级低端应用和概念推测。这两个因素共同导致目前石墨烯在全球石墨矿产资源中的应用仍是非主流应用。石墨烯作为一种替代材料还有很长的路要走。

石墨烯为何成为新的材料热点

石墨烯在光学、力学和电学方面比其他材料具有更优异的性能。它在各个领域都有很好的应用前景,具有广泛的应用前景。因此,近年来石墨烯已成为新材料和新能源领域的研究热点。

在政策方面,2016年国家公布的“十三五”规划第23章明确了石墨烯在战略性新兴产业中的重要性,石墨烯作为高端材料进入“十三五”产品目录。此外,在工业和信息化部发布的《中国制造2025》中,国家确定了石墨烯材料的技术发展路线规划。

近两年来,我国已建成4个石墨烯产业创新基地,国家领导人多次实地考察石墨烯产业化。这表明国家愿意不遗余力地扶持石墨烯产业。

在政策引导和产业升级的推动下,石墨烯在我国已初步应用。石墨烯作为导电浆料和防腐涂料,已经初步形成了大规模的下游应用,具有一定的市场发展空间。通过对石墨烯相关企业的调查发现,石墨烯的制备成本和下游应用技术不足,制约了石墨烯向更深层次的发展。

为什么石墨烯是所谓的“新材料之王”

石墨烯是从片状石墨中分离出来的具有单碳原子结构的平面晶体材料。与其他石墨材料不同,它的碳原子排列成二维周期性蜂窝状晶格。

按碳原子层数可分为单层石墨烯(单碳原子层)、多层石墨烯(2-10个碳原子层)和石墨烯微芯片(10个碳原子层<100um)。

石墨烯单层膜是世界上最薄但最硬的纳米材料。石墨烯在光学、力学和电学方面比其他材料有更好的性能。

在力学方面,石墨烯是人类已知的最强、最高的材料,强度约为180gpa,是普通钢的100倍。此外,石墨烯还具有良好的韧性,石墨烯片的单位面积可以承受4kg的重量,可见韧性是碳纤维的20倍;

在热性能方面,石墨烯是室温下最好的导热材料,其导热系数为5300w/m·K,石墨烯的导热系数是碳纳米管的1.51倍,是铜的13倍;

在电学方面,石墨烯是室温下最好的导电材料。由于其特殊的能带结构,使得电子在室温下运动的干扰小,传输质量大大提高。

石墨烯在我国的应用及发展趋势

石墨烯具有高载流子迁移率和高电流密度的特性。石墨烯的载流子迁移率为150000c㎡/V<s,是工业硅片载流子迁移率的10倍。电流密度电阻为2亿a/C㎡,相当于铜的100倍。

综合分析石墨烯的各种性能和特点,石墨烯作为一种替代材料在高科技领域的应用具有一定的优势,而石墨烯又被称为“新材料之王”的原因。

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