石墨烯应用领域突破 下游酝酿万亿市场

　　此外，石墨烯由于其超高的载流子迁移率和导热效率，未来有望成为LED导热领域的新型应用材料。
　　产业化尚待时日
　　技术问题是石墨烯商业化应用的主要制约因素。如何低成本和高效率地制备大面积、高质量石墨烯，并快速高效转移至下游需求领域，是石墨烯大规模商业化应用主要致力的方向。
　　当前制备石墨烯的方法有很多，主要有物理和化学两大类。物理的方法主要是采取机械剥离方法，而化学方法主要集中在化学沉积和化学合成两大方向。上述物理方法制备石墨烯共同的缺点就是生产出的石墨烯厚度不一，可操作性差，并且无法生长出大尺寸的石墨烯。
　　化学沉积气相法（CVD）提供了一种可控制的石墨烯方法。首先将平面基底（如金属薄膜和金属单晶）等置于高温可分解的前驱体（一般多为甲烷和乙烯等烃类）中，通过高温退火的方式使碳原子沉积在基底表面形成石墨烯，最后用化学方法去除金属基底之后得到石墨烯。此方法可以形成较大面积的石墨烯片，但合成过程必须在高温下进行，石墨烯的良品率一般无法保证。此外，还有化学溶液直接剥离法、高温石墨膨胀法等。
　　上述石墨烯化学制备方法制得的石墨烯同样也不稳定，且石墨烯片状面积有限，商业化尚待时日。
　　整体而言，化学气相沉积法（CVD）在规模化制备石墨烯的问题方面有新的突破，也是目前制备石墨烯的主流技术之一，但大规模商业化还需要进一步提升工艺空间。
　　近两年来，石墨烯产业化方向逐渐清晰，各国有关石墨烯产业支持政策也进一步加大。
　　2013年1月，欧盟委员会将石墨烯列为未来新兴技术旗舰项目之一。该项目的研究范围十分广泛，其中石墨烯的制备是核心。欧盟委员计划十年提供10亿欧元资助，将石墨烯研究提升至战略高度。
　　英国在之前投入5000万英镑支持石墨烯商业化应用之后，接着追加投资2150万英镑资助石墨烯研究项目，推进石墨烯商业化进程，并建立国家石墨烯研究所（NGI），该机构有望成为世界领先的石墨烯研究和开发中心。
　　2002-2013年，美国国家自然科学基金会关于石墨烯的资助达到500项。重点方向包括复合材料、石墨烯电子器件、CMOS晶体管、存储器件开发，生物传感器和石墨烯制备等方面。同时，美国国防部及其下属机构国防高级研究计划署开展多项石墨烯研究项目，重点开发更轻更小、更快和更高频的电子器件。2008年7月，计划署发布碳电子射频应用项目，项目投资为2200万美元。IBM研制出截至频率高达155GHz的石墨烯晶体管，是碳电子射频应用研发的里程碑。
　　2013年，密歇根理工大学成功研制三维石墨烯电极，有望替代铂电极在太阳能中的应用。而马尔拉大学开发出新型石墨烯纳米复合材料，有望用作新型的吸附剂。
　　同年，索尼通过改进后的化学气相沉积（CVD）法制作出约120mm×230mm的石墨烯薄膜，目标是作为透明导电膜。
　　我国也在加大对石墨烯产业发展的支持，新材料“十二五”规划为石墨烯产业明确了发展方向。
　　当前，我国在石墨烯基础研究突出。2007-2013年间，中国国家自然科学基金会关于石墨烯的资助项目达到了1096项，特别是在2012-2013年间，有关石墨烯的项目急剧增加。重点项目包括：可见光响应的新型石墨烯、纳米复合材料光催化处理有机污染物、新兴碳基复合材料、钛酸锂-石墨烯负极材料可控及电化学性能研究、高效石墨烯/半导体纳米结构异质节研究等。
　　2013年7月，在中国产学研合作促进会的支持下，多家机构发起中国石墨烯产业技术创新战略联盟，目前中国石墨烯产业联盟已经在无锡、青岛、深圳和宁波建立了4个产业创新基地。联盟发起方中，除多家大学科研单位外，还包括多家上市公司。
　　从近两年的我国专利申请情况来看，热点领域主要集中石墨烯制备以及作为透明导电电极、晶体管半导体器件以及传感器和复合材料等领域，这些也是石墨烯有希望最先产业化的领域，表明我国石墨烯产业处于第二阶段，技术成长阶段，我国石墨烯研究正从实验室向产业化过渡。
　　根据中国知识产权网数据，截至2014年7月，中国有关石墨烯专利申请数量处于世界首位。不过，从专利保护区域分布来看，美国、日本、韩国等国家在世界其他主要国家都对其石墨烯专利申请了专利保护。而我国机构虽然在专利申请数量上具有优势，但基本上以国内申请为主，很少有对其石墨烯专利的国外保护。
　　作为颇有前景的高新技术材料，石墨烯有望在半导体、光伏、锂电池、航天、军工、LED和触控屏等领域带来一次材料革命，一旦实现产业化，其市场规模有望达到万亿元级别以上。
　　不过，从实际情况看来，石墨烯产业化尚待时日，制造工艺不稳定，成本居高不下，仍是石墨烯走向产业化的主要制约因素。从制造工艺来看，目前业内通行的方法均有各自的优势和缺陷，产业技术路径仍在探讨之中。
　　目前开展石墨烯研究的主要是高校科研院所等研究单位和少数企业，研究力量比较分散，要尽快实现石墨烯产业化，必须通过技术创新和产学研协作，建立一条完整的石墨烯研发、生产、应用的全产业链，打造公共科技服务平台和测试平台，优化研究和产业化生产环境。
　　多家公司加速布局
　　2013年初，中科院重庆研究院制成国内首片15英寸单层石墨烯和7英寸石墨烯触摸屏，未来可用于手机和电脑等电子产品。研究院制备15英寸铜箔衬底均匀单层石墨烯，并成功将其完整地转移到柔性PET衬底和其他基底表面。
　　上海南江集团与中科院重庆研究院共同推进大面积单层石墨烯产业化项目，前期投资达2.67亿元。石墨烯产业基地已成功落户重庆，将力争尽快建成首期生产线并投产，形成1000万片石墨烯产能。
　　2013年5月，常州二维碳素科技、无锡格菲电子薄膜科技、深圳力合光电传感联合江南石墨烯研究院宣布，国内首条年产３万平方米的石墨烯薄膜生产线正式投产。常州二维碳素科技率先将石墨烯薄膜应用于手机电容式触摸屏，并实现4英寸石墨烯触摸屏手机小批量生产。无锡格菲电子薄膜科技表示，公司计划生产50万件石墨烯手机触摸屏，并计划再融资1亿元，扩大石墨烯手机触摸屏生产规模。
　　二维碳素的核心技术是采用CVD工艺在铜基底上生长石墨烯薄膜的工艺。将甲烷（及辅助气体）通入反应炉中，经过1000摄氏度以上的高温加热，甲烷碳氢键断裂，碳原子在金属催化剂基底上形成晶核，进而形成多晶薄膜。
　　上市公司方面，中国宝安旗下的贝特瑞公司在2011年11月完成石墨烯中试线建设并投入生产，目前公司有关石墨烯的研究方向主要是在负极材料领域。
　　烯碳新材在2013年完成战略转型，从房地产业转向石墨烯等新材料产业，实现了烯碳新材料的全产业链布局。根据公司烯碳产业集群的布局规划，公司旗下产品包括资源类、应用类和科技类前沿产品。2013年公司完成战略布局：置入海城三岩矿业有限公司40%股权；置入奥宇集团有限公司51%股权和黑龙江牡丹江农垦奥宇石墨深加工有限公司51%股权；投资参股连云港市丽港稀土实业有限公司，基本完成石墨碳、耐火碳和活性碳之基础产品布局。
　　早在2011年6月，金路集团与中科院金属所签署技术开发合同，双方将在“石墨烯材料及其应用技术与产业化技术研发”方面展开合作，金属所负责具体研究开发工作，并提供产业化可行性报告；公司负责提供研发经费，并组织相关团队进行产业化及市场开发方面的工作。公司在研石墨烯透明导电薄膜、石墨烯基三维网络散热材料、石墨烯基动力电池项目。在石墨烯透明导电膜方面，金属研究所能制备出4英寸的石墨烯透明导电薄膜。
　　2014年3月，金路集团发布公告称，公司与金属所前期的合作，主要包括石墨烯散热材料、石墨烯功能涂层、石墨烯复合材料的制备技术与应用技术研发，石墨烯材料在电池中的应用技术研发，石墨烯三维网络材料应用技术研发等；2014年年度研发计划包括：石墨烯在锂离子电池、锂硫电池、导电油墨以及防腐涂层中的应用研发。
　　中泰化学参股厦门凯纳石墨烯技术有限公司35%股权。厦门凯纳自2006年启动石墨烯技术的研发，并于2010年5月正式注册成立，成为国内第一家专业从事石墨烯研发的企业，率先向国内外提供高品质的石墨烯相关产品。
　　7月15日，中泰化学披露厦门凯纳石墨烯技术有限公司最新研发工作进展情况。根据厦门凯纳与中泰化学项目组的研发工作计划，项目组技术研发人员已于近日进驻公司研发实验基地，开展石墨烯与PVC聚合相关试验，试验工作按计划推进。厦门凯纳共向国家知识产权局申请了17项发明专利，其中被授予4项发明专利权；1项实用新型专利权。
　　近日，康得新公告，公司拟在张家港设立张家港康得新石墨烯应用科技，注册资本1亿元，为康得新全资子公司。公司经营范围为石墨烯新材料技术的研发应用，石墨烯相关产品的研发、生产和销售等。不过，公司表示，所涉石墨烯相关业务尚处于引进和投资阶段，尚未对公司经营业绩构成实质性影响。