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石墨烯最新发展动态

由碳原子以sp2杂化形成具有蜂窝状结 构的单原子层厚度的二维材料石墨烯,是构筑零维富勒烯,一维碳纳米管和三维石墨的基本结构单元。石墨烯最早在2004年由英国曼切斯特大学的科学家采用机械剥离法获得。

石墨烯是一种新型的二维碳材料,它具有独特的晶体结构,是世界上已知的最薄且强度最高的纳米材料,在电学、光学、热学、力学等方面均呈现出优异的性能,在纳电子器件、高灵敏传感器、透明导电膜、功能复合材料、储能、催化等领域有着广阔的应用前景。被认为是一种未来革命性的材料。

中国对石墨烯的研究亦非常活跃,已形成政府、科研机构和企业协同创新的产学研合作对接机制,极大地推动了石墨烯技术研究。国家在2012年发布的《新材料产业“十二五”发展规划》中明确提出,将石墨烯等材料列为重点前沿新材料,我国对石墨烯的研究在国际上处于领先地位,相关专利数量居世界首位,石墨烯产业化受到业界广泛关注;2015年国务院发布《中国制造2025》,大力推动重点领域突破,高度关注颠覆性材料对传统材料的影响,做好石墨烯等战略前沿材料提前布局和研制。

2017年11月13日,国家标准委、工信部联合印发《国家工业基础标准体系建设指南》,将开展石墨等非金属矿物材料、石墨烯及制品等产品性能与检验方法等先进无机非金属材料标准研制列为重点任务。

石墨烯的立项将继续加大我国在石墨烯研究领域中的原创性探索和前瞻性技术研发的力度,加强基础与技术积累,力争及时实施重要的、变革性应用成果的关键产业化 转化,逐步扩大石墨烯材料应用领域。

石墨烯最新发展动态

值得注意的是,科研界和产业界一致认为,石墨烯首先会在能源存储器件方面实现产业化应用。相信在未来10年内,通过构建若干石墨烯产业链和建立一批产业集聚区,越來越多的石墨烯产品将陆续在市场中流通。

石墨烯由于具有独特的物理化学性质。主要制备方法有机械剥离法、气相沉积法、 还原氧化石墨法、液相剥离法、有机合成法。 其中,液相法被认为是一种成本相对低廉,可规模化生产石墨烯的方法,目前在商业上的使用最为常见。

不同的还原法得到的石墨烯形貌和结构不 同主要表现在表面含氧基团、结构缺陷、比表面积和导电性等方面,会导致不同石墨烯材料的电化学性能差异较大。石墨烯的比容量大致在100-260法/克,与理论值(550法/克)相差甚远,主要原因在于石墨烯片层之间存在较强的t-t相互作用,使得石墨烯片层之间再堆叠和团聚现象严重,在这种情况下电解液离子无法充分浸润并达到团聚或堆叠石墨烯的内表面,使得可利用的比表面积大大降低,最终导致比容量比较低。

现阶段,将石墨烯的应用产品推向市场还尚未完全成熟,石墨烯的产业化研究正处于过热期,将来可能经历低谷期、攀升期后,才能达到技术应用的成熟度,最终实现产业化。

随着对石墨烯研究的深入,石墨烯产业化将在未来的5-10年内迅猛发展,迎来巨大的机遇,在更多的领域发挥其独特的优势,产生巨大的经济效益和社会效益。

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