石墨烯概況：性能優(yōu)異、前景光明、道路艱辛

　　石墨烯——新興產(chǎn)業(yè)中的新興材料。高導(dǎo)電性、高韌度、高強(qiáng)度、超大比表面積等特點(diǎn),使石墨烯可應(yīng)用于電子、航天國防、新能源、新材料等新產(chǎn)業(yè),并進(jìn)一步大幅提升原產(chǎn)品的優(yōu)異性能,可以說石墨烯是新興產(chǎn)業(yè)中的新興材料。

　　柔性屏、鋰電池、超級(jí)電容是石墨烯短期最具吸引力的三個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。(1)柔性屏將給消費(fèi)電子領(lǐng)域帶來革命性變化,手機(jī)與平板電腦實(shí)現(xiàn)完美統(tǒng)一;(2)石墨烯可用于鋰電池的負(fù)極復(fù)合材料和導(dǎo)電添加劑,鋰電池比容量可以從370mAh/g提升到540mAh/g,同時(shí)大幅提升電池充放電速度;(3)超級(jí)電容器的正負(fù)極換成石墨烯后(原為石墨),可大幅提高其比電容密度和額定電壓,同時(shí)降低電容器的等效電阻。

　　石墨烯應(yīng)用技術(shù)上需克服的問題還較多。(1)柔性屏對(duì)石墨烯的面積要求大,目前大規(guī)模制備尚不成熟,成本較高;(2)石墨烯單片之間具有較強(qiáng)的范德華力,在沒有任何保護(hù)劑存在的條件下,石墨烯之間很容易發(fā)生團(tuán)聚和堆砌;(3)石墨烯作鋰電池負(fù)極材料時(shí),首次庫倫效率較低,一般在70%左右,循環(huán)性能差。

　　各國政府對(duì)石墨烯重視度在提升。美國國家自然科學(xué)基金會(huì)在2006-2011年共資助了200個(gè)左右相關(guān)項(xiàng)目,包括:石墨烯基材料超級(jí)電容應(yīng)用項(xiàng)目、石墨烯和碳納米管材料連續(xù)和大規(guī)模納米制造等。歐盟于2013年1月將石墨烯研究項(xiàng)目選定為首批技術(shù)旗艦項(xiàng)目之一。該項(xiàng)目運(yùn)行時(shí)間10年,總投資10億歐元。中國2012年發(fā)布的《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》提出要積極開發(fā)石墨烯等新材料。

　　專家普遍預(yù)期2015年為石墨烯商業(yè)化元年。全球范圍看,石墨烯領(lǐng)域的領(lǐng)先者依然是IBM、三星等企業(yè),國內(nèi)研究院所在學(xué)術(shù)研究方面有所成績(jī)但商業(yè)化方面還有欠缺。從應(yīng)用看,石墨烯在觸摸屏替代ITO靶材、超級(jí)電容方面技術(shù)相對(duì)成熟,最有可能2015年率先商業(yè)化。