總體而言，石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒅饕性陔娮印⑿履茉础⑸镝t(yī)療、高精度制造業(yè)、水處理等高精尖技術(shù)領(lǐng)域。
目前已經(jīng)有用化學(xué)氣相沉積法在分散有催化劑的SiO2/Si基片上制得的單個(gè)的單壁碳納米管。此種碳納米管使得傳感器在復(fù)雜的氣體環(huán)境中具有選擇性，區(qū)分度和靈敏度較之傳統(tǒng)的傳感器顯著提升。
傳統(tǒng)電極材料多采用ITO（銦錫氧化物）。銦元素價(jià)格昂貴，且較為稀有。行業(yè)正在尋找一種成本更低的材料以替代ITO。石墨烯以其獨(dú)有的導(dǎo)電透明性質(zhì)成為備選材料。采用石墨烯制成的透明電極，不僅具備傳統(tǒng)電極的導(dǎo)電特性，同時(shí)還可以彎曲折疊，在搭建過(guò)程中可與建筑構(gòu)成一體化，更加經(jīng)濟(jì)和實(shí)用。透明導(dǎo)電電極不僅應(yīng)用于太陽(yáng)能領(lǐng)域，同時(shí)還可應(yīng)用在觸摸屏、液晶屏、發(fā)光LED和超級(jí)電容等多種光電領(lǐng)域。目前全球?qū)嶒?yàn)室將石墨烯電極應(yīng)用至上述多類(lèi)型產(chǎn)品，包括觸摸屏和超級(jí)電容。若能成功商業(yè)化，未來(lái)有望改變電子行業(yè)制造格局。
石墨烯具備眾多優(yōu)異的力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和微觀量子性質(zhì)，是目前最薄也是最堅(jiān)硬的納米材料，同時(shí)具備透光性好、導(dǎo)熱系數(shù)高、電子遷移率高、電阻率低、機(jī)械強(qiáng)度高等眾多普通材料不具備的性能，未來(lái)有望在電極、電池、晶體管、觸摸屏、太陽(yáng)能、傳感器、超輕材料、醫(yī)療、海水淡化等眾多領(lǐng)域應(yīng)用，是最有前景的先進(jìn)材料之一。
石墨烯是由單層碳原子構(gòu)成的六角形蜂巢晶格的平面二維材料，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，各項(xiàng)物理性質(zhì)優(yōu)異。石墨烯的發(fā)現(xiàn)顛覆了凝聚態(tài)物理學(xué)界既往的二維材料不能在有限溫度下存在的觀念。
石墨烯材料分為兩類(lèi)，一類(lèi)是由單層或多層石墨烯構(gòu)成的薄膜，另一種是由多層石墨烯構(gòu)成的微片。石墨烯薄膜又分為單晶薄膜和多晶薄膜。其中單晶薄膜可以用于集成電路等電子領(lǐng)域，但是產(chǎn)業(yè)化尚待時(shí)日。而多晶薄膜有望在5-10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，替代ITO玻璃用于制造觸摸屏（特別是柔性制造屏）和其他需要透明電極的領(lǐng)域。除了純石墨烯之外，另外還有很多石墨烯衍生物，未來(lái)也會(huì)有較為廣泛的應(yīng)用。
傳感器方面，納米傳感器尺寸小、精度高。原子級(jí)別的傳感器與普通傳感器相比，具備多種獨(dú)有的微觀性質(zhì)，顯著拓寬了傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域。納米傳感器可廣泛應(yīng)用于生物、化學(xué)、機(jī)械、航空、軍事等方面。納米傳感器主要包括納米磁敏傳感器、納米生物傳感器和納米光纖傳感器。納米傳感器尺寸主要取決于探針針頭大小，傳感器尺寸可顯著減小，同時(shí)感應(yīng)時(shí)間大大縮短，滿(mǎn)足微觀高精度測(cè)量需要。隨著工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境監(jiān)測(cè)的需要，納米氣敏傳感器的研發(fā)獲 石墨烯良好的電導(dǎo)性能和透光性能，使其在透明電導(dǎo)電極方面有非常好的應(yīng)用前景。試驗(yàn)證明，石墨烯比表面積高達(dá)2600平方米/克，導(dǎo)電性極高，且儲(chǔ)能效率是現(xiàn)有材料的近兩倍，是理想的電極材料。石墨烯在取代其他電極材料方面有廣闊的應(yīng)用前景，即便是目前商用超級(jí)電容器使用的活性炭等材料，比表面積也不過(guò)1000-1800平方米/克，石墨烯的電學(xué)綜合性能顯著超越當(dāng)前的各種材料。得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，未來(lái)有望率先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。
單壁碳納米管具有優(yōu)異的電子、機(jī)械、力學(xué)等性能，但是納米管制備一直是難點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)可控的制備是單壁碳納米管應(yīng)用的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，同時(shí)也成為碳納米管研究和應(yīng)用發(fā)展的瓶頸。
石墨烯(Graphene)是從石墨材料中剝離出來(lái)、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)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(shí)它可以單獨(dú)存在，兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
石墨烯既是最薄的材料，也是最強(qiáng)韌的材料，斷裂強(qiáng)度比最好的鋼材還要高200倍。同時(shí)它又有很好的彈性，拉伸幅度能達(dá)到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、強(qiáng)度最高的材料，如果用一塊面積1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的貓。
石墨烯目前最有潛力的應(yīng)用是成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來(lái)生產(chǎn)未來(lái)的超級(jí)計(jì)算機(jī)。用石墨烯取代硅，計(jì)算機(jī)處理器的運(yùn)行速度將會(huì)快數(shù)百倍。
另外，石墨烯幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的氣體原子(氦原子)也無(wú)法穿透。這些特征使得它非常適合作為透明電子產(chǎn)品的原料，如透明的觸摸顯示屏、發(fā)光板和太陽(yáng)能電池板。
作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料，石墨烯被稱(chēng)為"黑金"，是"新材料之王"，科學(xué)家甚至預(yù)言石墨烯將"徹底改變21世紀(jì)"。極有可能掀起一場(chǎng)席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命。
由于是最薄、最強(qiáng)韌、導(dǎo)電導(dǎo)熱性最好的納米材料，石墨烯一經(jīng)問(wèn)世便被公認(rèn)為21世紀(jì)最有前途的新材料，可廣泛應(yīng)用于微電子、物理、能源材料、化學(xué)、生物醫(yī)藥、航空航天、環(huán)保等領(lǐng)域。在制造工藝中加入石墨烯后，智能手機(jī)的觸摸屏或?qū)⒏ ⒏p，同時(shí)又最不易碎；手機(jī)充電或許只要幾秒鐘；計(jì)算機(jī)處理器的運(yùn)轉(zhuǎn)速度或?qū)⑻岣邤?shù)百倍，等等。
然而，制備技術(shù)難題是阻礙石墨烯實(shí)現(xiàn)其潛在價(jià)值的最大“攔路虎”。盡管曼徹斯特大學(xué)的教授們首次提取出石墨烯，是直接從石墨中剝離而來(lái)，但這種原始辦法不可能用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
此后，人們也通過(guò)化學(xué)氣相沉積法(CVD)、溶劑剝離法、液相氧化還原法等多種工藝手段制備出了石墨烯，卻在質(zhì)量、成本、產(chǎn)率等方面各有優(yōu)劣。迄今為止，科學(xué)家們還在繼續(xù)探尋真正適用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的制備工藝。
不過(guò)，在中國(guó)，人們已經(jīng)可以買(mǎi)到各種各樣的石墨烯產(chǎn)品。新三板上市公司圣泉集團(tuán)已經(jīng)在市場(chǎng)推出了石墨烯襪子和內(nèi)衣。該公司宣稱(chēng)，他們?cè)诋a(chǎn)品中添加了生物質(zhì)石墨烯“內(nèi)暖”纖維，這是一種全新的智能多功能復(fù)合纖維，“具有激活免疫細(xì)胞、防護(hù)紫外線、改善微循環(huán)、抗菌抑菌、增溫增陽(yáng)等特性，還可以除臭”。
這些產(chǎn)品目前的定價(jià)遠(yuǎn)高于常規(guī)產(chǎn)品，一條內(nèi)褲的價(jià)格接近300元，一條石墨烯腰帶的價(jià)格需近600元，而發(fā)熱服則賣(mài)到1700元左右。
國(guó)家層面正在積極主推石墨烯產(chǎn)業(yè)，石墨烯被寫(xiě)進(jìn)新材料“十三五規(guī)劃”也已成定局。工信部原材料司司長(zhǎng)周長(zhǎng)益日前在2015石墨烯創(chuàng)新大會(huì)上透露，包括新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“十三五”規(guī)劃正在編制并即將出臺(tái)。其中，欲將石墨烯產(chǎn)業(yè)打造成新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，到2020年產(chǎn)業(yè)規(guī)模將突破百億。
盡管石墨烯產(chǎn)業(yè)依然處于嬰兒期，卻并不妨礙資本市場(chǎng)發(fā)揮想象。目前，中國(guó)的石墨烯企業(yè)已超過(guò)100家。據(jù)界面新聞?dòng)浾呓y(tǒng)計(jì)，A股至少有25家上市公司涉足石墨烯概念。
“目前大家都處于發(fā)展初期，還沒(méi)有出現(xiàn)優(yōu)勢(shì)特別大的龍頭。”中國(guó)石墨烯聯(lián)盟秘書(shū)長(zhǎng)李義春稱(chēng)，據(jù)其所知，華麗家族在石墨烯的投資是國(guó)內(nèi)最大的，投資對(duì)象包括寧波墨西和重慶墨希，這兩家公司在石墨烯領(lǐng)域有一定技術(shù)實(shí)力，“但能否形成產(chǎn)業(yè)龍頭，還需要觀察。”
今天漲停的樂(lè)通股份亦與寧波墨西共同開(kāi)發(fā)石墨烯油墨項(xiàng)目，項(xiàng)目計(jì)劃總投資1億元，樂(lè)通股份占股80%。不過(guò)，該項(xiàng)目進(jìn)展緩慢，一度受到市場(chǎng)質(zhì)疑。
方大碳素早在2011年7月就通過(guò)定增募集資金28億元，投向特種石墨的研發(fā)生產(chǎn)。2013年2月，該公司與清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院合作，探索高溫氣冷堆核石墨領(lǐng)域。但除了以石灰石為原料制備石墨烯的方法獲得發(fā)明專(zhuān)利外，目前尚無(wú)實(shí)質(zhì)性研究成果。
中泰化學(xué)則通過(guò)資產(chǎn)重組切入石墨烯產(chǎn)業(yè)。2013年7月，該公司以增資擴(kuò)股方式對(duì)廈門(mén)凱納石墨烯技術(shù)有限公司進(jìn)行重組，持股35%，投資總額為1412.78萬(wàn)元。后者是國(guó)內(nèi)第一家從事石墨烯、石墨烯微片生產(chǎn)研發(fā)的新興專(zhuān)業(yè)化高科技企業(yè)，主要產(chǎn)品有石墨層數(shù)為1-10層、厚度小于5nm的KNG-G5產(chǎn)品；石墨層數(shù)在10層以上，厚度小于100nm的KNG-150和KNG-180等系列產(chǎn)品。
烯碳新材主要是成立石墨烯產(chǎn)業(yè)投資基金，對(duì)一些有前景的石墨烯領(lǐng)域和公司進(jìn)行投資。東旭光電則重點(diǎn)開(kāi)展高性能石墨烯透明導(dǎo)電薄膜、石墨烯散熱材料、石墨烯鋰離子電池負(fù)極材料和超級(jí)電容器的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品、量產(chǎn)工藝及配套裝備的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化孵化工作。
德?tīng)栁磥?lái)、力合股份、康得新、中超控股、南都電源、錦富新材、大富科技、西藏城投、寶泰隆、悅達(dá)投資、中天科技、正泰電器等企業(yè)紛紛斥資研發(fā)生產(chǎn)石墨烯產(chǎn)品。
此外，長(zhǎng)信科技、萊寶高科、珈偉股份、新綸科技、南洋科技、格林美等企業(yè)則與科研院所合作成立石墨烯實(shí)驗(yàn)室，或成立合資公司進(jìn)行石墨烯技術(shù)開(kāi)發(fā)。
發(fā)行了中國(guó)第一張股票的房地產(chǎn)公司中國(guó)寶安，亦屢次炒作石墨烯概念。此前曾有市場(chǎng)傳聞，將其稱(chēng)為中國(guó)第一家實(shí)現(xiàn)石墨烯量產(chǎn)的企業(yè)，但中國(guó)寶安證券部工作人員在接受《中國(guó)經(jīng)營(yíng)報(bào)》采訪時(shí)卻表示，該公司石墨烯項(xiàng)目尚處于應(yīng)用研究階段，無(wú)法預(yù)測(cè)對(duì)公司未來(lái)收益的影響程度。
有意思的是，盡管石墨烯概念屢被市場(chǎng)炒作，股價(jià)接連大漲，而維科精華、四川路橋以及此次位居漲停行列的新華錦，均曾發(fā)布公告澄清，上市公司并不涉及石墨烯業(yè)務(wù)。
證金、匯金亦持有一部分石墨烯概念股，此前通過(guò)公告或互動(dòng)平臺(tái)披露的有寶泰隆、華麗家族、西藏城投。
事實(shí)上，盡管眾多上市公司紛紛涉足石墨烯領(lǐng)域，目前卻均未實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。而多次被拿來(lái)炒作的“石墨烯電池”，甚至被人稱(chēng)為是個(gè)“彌天大謊”。
清華能源互聯(lián)網(wǎng)研究員劉冠偉稱(chēng)，“石墨烯電池”這個(gè)技術(shù)接近于不存在，石墨烯只有在理論上能夠提高充放電速率，而對(duì)于容(能)量的提升基本沒(méi)有任何幫助，其噱頭意義遠(yuǎn)大于實(shí)用價(jià)值。“而且石墨烯材料本身納米材料的高比表面積等性質(zhì)與現(xiàn)在的鋰離子電池工業(yè)的技術(shù)體系是不兼容的，應(yīng)用的希望十分渺茫。”他說(shuō)。
李義春亦表示，石墨烯概念股股價(jià)已經(jīng)開(kāi)始透支部分預(yù)期。不過(guò)他依然相信，隨著產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的加快，概念也有可能會(huì)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
眾所周知，石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在電子、新能源、生物醫(yī)療、高精度制造業(yè)、水處理等高精尖技術(shù)領(lǐng)域。石墨烯的混煉也逐步被大家關(guān)注。
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