據中國化工報告大廳了解:石墨烯的發現雖然僅10年左右,卻引發了席捲全球的一波又一波的研究開發浪潮。石墨烯是一種由碳原子緊密堆積而成的二維晶體,具有神奇的電子傳輸、導電、導熱和機械等特徵。
2004年英國曼徹斯特大學的物理學家安德烈海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,在實驗室成功地從石墨中剝離出了石墨烯,證明了石墨烯可以單獨存在,因此榮獲2010年諾貝爾物理學獎,從而掀起了石墨烯製備、改性和應用的全球研究熱潮。將石墨烯用於超級電容器、透明電極、鋰離子電池、傳感器、功能塗料和聚合物納米複合材料等方面的應用前景,開闢了石墨烯材料的新時代。
自2004年被發現以來,石墨烯迅速成為全球各國政府、科研機構和跨國企業競相投入巨資開發的新材料。歐盟委員會將石墨烯列為僅有的兩個「未來新興技術旗艦項目」之一,提供10億歐元用於資助石墨烯材料研究。在中國,《新材料產業「十二五」發展規劃》中同樣明確提出要積極開發石墨烯材料。
新材料產業作為戰略性新興產業的重點之一,也是未來高新技術產業發展的基石和先導,是我國成為世界製造業強國的重要基礎。石墨烯作為先進碳材料,它是當今發現的世界上最優質的材料。它有以下特點:最薄,0.35nm,被稱為現今世界最薄的材料;比表面積最大,2620m2/g;最硬,剛度優於金剛石,是人類已知強度最高的物質,比鋼鐵硬100倍;最抗拉,可彈性拉伸20%;熱導率最高,5300W/m.k;最高遷移率200,000cm2 /v.s@300k; 高透光性,透光率為97.7%/單層;高載流能力:電流密度比銅高6個數量級;最奇特的是,石墨烯是二維量子材料,線性能帶色散關係,載流子有效質量為零,能在溫室下觀察到量子霍爾效應;還具有室溫彈道輸運特性。 業內人士分析稱,石墨烯作為迄今為止世界上已知材料中最薄、強度最大的材料,以其極好的導電性、導熱性和透光性而具備極其廣闊的產業應用空間和經濟社會價值。據保守估計,未來5至10年,全球石墨烯產業規模會超過1000億美元。
石墨烯具有無限廣闊的應用前景,雖然現在還是潛在階段,普遍應用與產業化還沒有打開局面,但是從科學預測的角度來看,已經成為不可忽視的重點領域。比如,它可替代和解決傳統鋰電池充電速度慢、蓄電能力差、壽命短、污染等弊端,可解決電動汽車發展的關鍵難題,使新能源電動汽車蓬勃發展。再比如可以替代矽,製造未來新一代超級計算機;替代ITO透明導電薄膜,應用於觸控螢幕、柔性顯示、太陽能電池等電子工業領域;還可應用于海水淡化、可降解塑料、散熱膜、防腐塗層、生物材料、複合材料、平板電腦、手錶日曆、行動電話、光電探測器、石墨烯紙、石墨烯布以及航天軍工、超輕防彈衣、超薄超輕飛機、超薄摺疊手機、甚至有想像力的天空電梯等。石墨烯創造的需求,極有可能掀起一場席捲全球的顛覆性新技術新產業革命。從全球發展趨勢來看,誰都不願意喪失石墨烯發展帶來的重大機遇。
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