石墨烯是以六角形呈蜂巢晶格排列的薄膜, 仅一个碳原子厚,是迄今已知最单薄的纳米材料。
它恬静低调,把胜过钢铁20倍的“坚强”,“掩藏”在黑黝黝的石墨易脆外表下;柔顺得富有可塑性,卷成圆筒状成为一维碳纳米管,团作球状可得到零维富勒烯;通体透明能被一眼看穿,却只吸收微弱的光线。
2月4日,为贯彻落实日前发布的《“十三五”国家战略性新兴起的产业发展规划》,国家发改委公布《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》2016版,将石墨烯等新材料纳入其中。
超轻薄型飞机、海水重防腐涂料、柔性折叠手机和远红外发热理疗护具……与石墨烯有关的产品渐入百姓视线,令人惊叹它既可“高大上”又能“接地气”,几乎无所不能。
目前,我国石墨烯产业化一枝独秀,处于世界领先地位,主要是其正在快速推动制造业升级转型。有专家预测:2020年石墨烯将撬动万亿产业链。但同时,专家呼吁要加强石墨烯在战略高技术产业的布局,如信息光电和生物等领域。正如中国科学院院士刘忠范所言,“抓住石墨烯发展良机,提升我国高科技产业竞争力。”那么,我们将如何把握“天时地利人和”之契机,才能赢定未来?全国两会期间,科技日报记者就此采访了业内资深的专家学者。
2004年,石墨烯在英国“呱呱落地”,两位英国科学家因在实验室从石墨中剥离出石墨烯,并证明其特殊性能,在2010年获得诺贝尔物理学奖。从此,作为碳家族中新材料的一员,石墨烯一夜成名,世界瞩目。
时运所致。有学者指出,21世纪将是碳的时代,而石墨烯将可能引领风骚,全方位改变人类社会。因为它犹如大隐于世的功夫高手——静若处子,动若脱兔。
仅一个碳原子厚,石墨烯是以六角形呈蜂巢晶格排列的薄膜,是迄今已知最单薄的纳米材料。它恬静低调,把胜过钢铁20倍的“坚强”,“掩藏”在黑黝黝的石墨易脆外表下;柔顺得富有可塑性,卷成圆筒状成为一维碳纳米管,团作球状可得到零维富勒烯;通体透明能被一眼看穿,却只吸收微弱的光线。
石墨烯骨子里迸发的“速度与激情”,着实令人惊诧。它对热的传导兴奋程度高于碳纳米管和金刚石;在常温下,导电性能达到光速的1/300,完胜一般导体等。石墨烯是第一个被证实单独存在的二维材料,仿佛是打开了新知世界的大门。它凭借与众不同的“个性”,愈发被期许引爆颠覆社会变革的力量。
然而,石墨烯应用显现两面性:安静下有着强大亲合力,用适当的方式和其他材料结合,或如同工业味精在其中添加一点,可增强性能,提升传统产业的层次;能动中却难以琢磨驾驭,如高导电性、高导热性、高透光性,正是目前从事石墨烯材料的研究机构和企业共同面临的技术瓶颈,激发各国科研人员争相探索挖掘它无可替代的“杀手锏”级应用,这也是未来二三年内石墨烯产业化能否成功的关键所在。
与碳纳米管、碳纤维不同,“石墨烯不是一种材料,而是一批材料”,正如“石墨烯之父”、诺奖得主安德烈·海姆在接受科技日报记者专访时强调。从长期看,石墨烯材料可能同钢铁、塑料一样重要,有可能代替硅成为信息技术的基础材料,还可能在能源、交通、航空航天、柔性电子和医疗保健等领域大放异彩。
国家层面的需要,影响和决定一个产业的高度和发展方向。目前,世界很多国家将石墨烯作为高技术发展的战略制高点,尤其在高端研发方面竞争激烈。
欧盟率先在2013年启动石墨烯旗舰计划,斥资10亿欧元;英国和韩国分别投入5000万英镑、3.5亿美元,进行石墨烯商业化计划。值得一提的是,当前欧美日韩等国家地区的石墨烯相关技术研发都以企业为主体,如IBM、等,并加强产学研结合的路径,深耕信息、光电和生物等高新技术研究,在战略上已形成主动。美国石墨烯产业已形成相对完整的石墨烯产业链。
“我国的石墨烯产业一枝独秀。现在主要对传统产业升级做得较多,这与企业的创新能力增强和高校产学研结合日渐密切相关,几乎每个石墨烯企业背后都有大学研发的身影。但在高技术研究方面比较缺失,国家还没有大力投入,企业更无足够实力去开展。如不改变,我们也许将会在战略布局上丧失优势。”国家新材料产业高质量发展咨询委员会成员、中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春对科技日报记者说。
清华大学深圳研究生院院长、碳材料专家康飞宇指出,“国内石墨烯产业尚存在不足:首先是原创研究和应用匮乏,多为集成创新;其次,国内有些所谓石墨烯产品只是与石墨烯‘沾边’,未挖掘出其核心技术,应用主要是锂电池导电添加剂、涂料和导热膜等中低端产品;再有,急功近利者打着石墨烯的旗号‘忽悠’投资圈钱,导致市场鱼龙混杂。由此,企业需练好基本功,行业亟待制定标准和规范市场。”
“破冰产业化,关键在于石墨烯这一新兴材料能给人们带来什么!”中国石墨烯产业奠基人、深圳清华大学研究院原院长冯冠平提出。他强烈建议:“我国企业不能跟着论文走,要跟着市场走;投资不要跟着股票走,要跟着创新型企业走;地方政府不要跟风走,要多为石墨烯企业的新产品使用创造条件,培育这一新兴起的产业。”
俗话说,天时不如地利,地利不如人和。石墨烯产业要形成良性发展环境,更需要的是齐心协力。
迄今,中国业界对外已同美、英、西班牙、澳大利亚等25个国家和地区的企业及研究机构,建立了合作关系,由中国石墨烯产业技术创新战略联盟每年召开的“中国国际石墨烯创新大会”成为全球最大规模的石墨烯产业促进大会,以中国引领的全球石墨烯产业“朋友圈”正在形成。
“中国正引领全球石墨烯商业化进程。对此,世界应该感谢中国。”近些年来,频繁来华考察石墨烯产业的海姆对记者表示。之所以能有这样的结果,与最初一批海外留学精英人员回国研发和创业紧密关联。而随着行业的快速发展,急需引进海内外不同领域和背景的高层次复合应用型人才。
有专家担忧,尽管在石墨烯产业链中,我国率先形成上中游链条,但是下游还处于起步阶段,基本以中小企业绵薄之力为主。而这阶段才蕴藏着高的附加价值,若长期发展乏力,不仅会导致巨大利润拱手让人,还将制约上游发展,殆尽初期积累的优势。
李义春建议,“出于转变发展方式与经济转型的改良需要,我国目前石墨烯产业投资主体以非公有制企业为主,在高技术产业方向上缺乏统筹布局,而提升国家高技术增长点需长期投入驱动创新,亟待国家在战略上统筹布局、政策上及时给予扶持,并且在资金上加大投入力度。”
石墨烯是一种原子级薄层2D碳纳米材料,具有以六方晶格结构排列的sp2键碳原子。石墨烯因其优异的物理和....
传感新品 【湖南大学和南华大学:研究新型超低电位电化学发光适配体传感器】 近日,湖南大学蔡仁和南华大....
VR/AR一体机是将独立运算系统、光学显示系统、音频系统、感知交互系统高度集成在一体空间的头戴式智能....
市场研究机构IDTechEx指出,随着硅基器件尺寸逼近物理极限,硅柔性化处理已日趋接近天花板;碳基材....
从堆垛结构上看,石墨烯纤维接近传统石墨;而从宏观形态上看,它类似于碳纤维。石墨烯粉体通过与高分子复合....
为了解决这些缺陷,由芝浦理工学院超导材料能源与环境实验室的 Muralidhar Miryala 教....
石墨烯强度很高,根据原子力显微镜基于悬浮石墨烯的压痕实验得到的单个石墨烯片的弹性模量 约为1Tpa,....
这一理论是根据机体的各种生物活性分子(核酸、蛋白质、糖、脂肪)的化学组成空间的构象与分子的功能活性之....
与染料敏化太阳能电池一样,钙钛材料也覆盖在电荷传导空心支架上,作为光吸收剂使用。伊朗研究小组开始用转....
电热膜就是一种通电后能发热的薄膜。它是由电在允许电压下不导电的材料与封装其内的发热电阻材料组成的平面型发热元件。因为....
眼动追踪通常涉及从用户眼睛反射红外光,并使用图像处理算法分析反射信号,以测量眼睛位置、运动和瞳孔扩张....
传感新品 【巴塞罗那科学技术研究所:研究人员使用石墨烯和量子点设计用于眼动追踪应用的半透明图像传感器....
背景 Ping-Heng Tan教授在北京中国科学院的研究重点是二维层状材料的光学性质。这还包括相关....
为了减小界面处的晶格形变,提高电子透射性能,我们基于STGNR和5-STGNR纳米带,设计了全新的自....
石墨烯因其广泛的奇妙特性而经常被称为“奇迹材料”。这些特性使石墨烯超越了其他添加剂材料,从此成为许多....
六方氮化硼和石墨烯都是仅一个原子厚度的层状二维材料,不同之处在于石墨烯结合纯属碳原子之间的共价键,而....
基于石墨烯的二维材料由于其优异的结构、机械、电学、光学和热性能,最近成为科学探索的焦点。其中,基于氧....
目前市场上石墨烯电热膜应用较广 ,大家都知道,只要接通电源,发热材料短时间之内迅速升温,达到控制器的设....
本文从石墨烯基薄膜的制备方法和影响其散热性能的重要的条件等方面综述了近年来石墨烯基薄膜的研究进展。很难....
引言:随着5G通信技术的推广和普及,散热慢慢的变成了电子设备中的一个普遍问题。自20世纪60年代以来,随....
G+BOARD 与意大利的Nanesa和Centro Rierche Fiat等多家工业合作伙伴合作....
近年来,能够生产无缺陷单层石墨烯和其他2D材料的生长技术获得了长足的发展。
由于原子尺度的限制,二维层状材料中的层间空间能够适用于研究离子、原子和分子在限域空间中的异常行为,如无....
CVD因具有可控、高质量生长石墨烯的优点而引起国内外关注,据报道石墨烯薄膜可在多个衬底上生长,如Fe....
不同形式的石墨烯材料可根据应用和技术的要求,选用不同制备方法得到。这些不同的制备方法给技术人员和产品....
石墨烯(Graphene)是一种二维碳材料,是单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯的统称。目前,国内将....
据了解,本次公布的第一批前沿材料产业化重点发展指导目录聚焦已有相应研究成果、具备工程化产业化基础、有....
多孔或层状电极材料具备丰富的纳米限域环境,表现出高效的电荷储存行为,被大范围的应用于电化学电容器。而这些....
8月28日,工信部和国务院国有资产监督管理委员会发布《关于印发前沿材料产业化重点发展指导目录(第一次....
“石墨烯”又名“单层石墨片”,是指一层密集的、包裹在蜂巢晶体点阵上的碳原子,碳原子排列成二维结构,与....
传感新品 【华东师范大学:研发防水自清洁CBNP/石墨烯应变传感器,用于多功能应用】 可穿戴应变....
Sixonia Tech GmbH 的专有技术是一种电化学剥离方法,从石墨中提取少量石墨烯,并同时用....
随着集成技术和微电子技术的发展,功率元器件的功率密度一直增长,而电子元器件及设备逐渐趋向于集成化和小....
石墨烯有助于解决世界水危机,由石墨烯制成的膜可以让水通过,但把盐过滤掉。换句话说,石墨烯可以彻底改变....
使用轻型的头盔、防弹夹克、西服、靴子等人员防护设备,对于减轻士兵的后勤负担,而不影响这种设备对爆炸和....
传感新品 【长春工业大学:研发/石墨烯导电水凝胶传感器】 导电水凝胶因其在软....
该电容式多传感器阵列由集成在机器人抓手的臂端工具对上的接近和压力传感器阵列和可编程控制单元组成,是在....
石墨烯添加相的不同形态对其复合材料的性能有重要影响,石墨烯的薄膜形态和其排列是研究的热点,图2汇总了....
石墨烯作为一种由单层碳原子构成的二维材料,凭借其卓越的电子性质引起了广泛关注。科学家一直在积极研究石....
为了配制新的生物复合材料,科学家们使用二异氰酸酯对竹子样品进行改性,发现它降低了纤维的亲水性,并增强....
锂离子电池具有单位体积内的包含的能量高、可逆容量大、开路电压大、常规使用的寿命长等特点。在对锂离子电池电极材料的研究过程....
石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp2杂化轨道成键,并有如下的特点:碳原子有4个价电子....
石墨烯涂层是涂在材料表面的一层薄薄的石墨烯。石墨烯是碳原子的二维晶格,具有高机械强度(1100 GP....
GAF超宽带天线 GHz的频率范围,带宽(BW)为63.3 GHz,比铜箔天....
该研究首次应用紫外光辅助原子层沉积(UV-ALD)技术于石墨烯表面,并展示了利用UV-ALD沉积Al....
近年来,通过将两片稍微歪斜的石墨烯堆叠在一起,产生了非凡的物理现象,包括可调超导性、量子记忆,以及涉....
传感器分为柔性传感器和非柔性传感器,非柔性传感器应用很广泛,但是存在很多弊端和局限性,这类传感器的主....
他们从高定向热解石墨中剥离出石墨片,然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,就能把石墨片一分....
引言:石墨烯(Graphene)是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材....
目前绝大多数研究采用机械剥离和逐层转移的物理方法对转角石墨烯样品进行制备,然而,该方法存在条件苛刻、....
石墨烯作为一种特殊的二维材料,具有高导电性、 高比表面积以及优异的化学和机械稳定性,金属氧化物纳米颗....
在近年来,随着科学技术和物理学界的快速的提升,石墨烯成为了一个热门话题。它的出现为各种现代电子设备和技术带....
随着集成技术和微电子技术的发展,功率元器件的功率密度一直增长,而电子元器件及设备逐渐趋向于集成化和小....
大多数基于石墨烯的气体传感器具有薄的层结构。一个单独的原始或CVD石墨烯片可以被转移到一个刚性或柔性....
将石墨烯填充到聚酰亚胺材料中制备复合材料,能较大程度地提升聚酰亚胺复合材料的力学性能、热力学性能以及....
瑞典的GraphMaTech公司旨在减少对铜的需求,用石墨烯取代部分铜。与单独的铜相比,铜-石墨烯复....
超导若能实现工程应用,意味着人类能源储存和传输效率产生颠覆性改变;而超导材料的应用,也代表着在计算机....
南孚公司近期推出了一款备受用户青睐的石墨烯纽扣电池,具有强劲且持久的电力输出。石墨烯作为一种珍贵材料....
虽然还有别的研究石墨烯瑕疵的方法,但这一些方法都有缺点。例如,拉曼光谱无法区分某些缺陷类型,而高分辨率....
Teledyne Labtech 将合成石墨薄层嵌入射频和微波 PCB 的办法能够有效地将热量从有源器件中传导出去。据该公司称,...
近年来,随着手机游戏的兴起,智能手机作为游戏机的功能也慢慢变得突出,因此在智能手机领域中出现了游戏手机的新品...
一、引言 2010年,诺贝尔物理学被两位英国物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖诺夫夺得,他们因制备出了石墨烯而...
好像***最近去英国还专程看了华为英国公司的石墨烯研究,搞得国内好多石墨烯材料的股票大涨,连石墨烯内裤都跟着炒作...
碳原子呈六角形网状键合的材料“石墨烯”具有很多出色的电特性、热特性及机械特性。具体来说,具有在室温下也高达20...
1 引言 人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的,石墨的层间作用力较弱,很容易互相剥离...
场效应管(FET)是一种具有pn结的正向受控作用的有源器件,它是利用电场效应来控制输出电流的大小,其输入端pn一般工...
传统的太阳能电池板面临着一些问题,比如光污染。太阳能电站的电池板反射的光线能对飞过的鸟类造成了严重的伤害,对此像特斯拉...