石墨烯塑料的制备方法及产业化方向

合集下载

石墨烯可行性研究报告-

石墨烯可行性研究报告-石墨烯可行性研究报告（一）近年来，石墨烯作为一种新型材料，引起了全球各界的极大关注。

其独特的结构和出色的性能，使得石墨烯在许多领域都具备广阔的应用潜力。

本文将从石墨烯的制备与性质、应用领域以及产业化实施等方面进行探讨，旨在评估石墨烯的可行性。

首先，我们来了解一下石墨烯的制备与性质。

石墨烯是由碳原子构成的二维蜂窝状结构，具有高度的导电性、高强度和优异的热稳定性。

目前，石墨烯的制备主要通过机械剥离法、化学气相沉积法和还原氧化石墨烯等方法实现。

石墨烯具备优异的导电和导热性能，使得其在电子器件、纳米传感器以及能源存储等领域具备广泛的应用前景。

其次，我们探讨石墨烯的应用领域。

石墨烯作为一种材料，被广泛应用于电子器件的制备中。

由于石墨烯具备高度的导电性和透明性，因此可以被用于制备柔性显示器、透明导电薄膜等器件。

此外，石墨烯还被应用于纳米传感器的制备中，可以用于检测环境污染物、生物标记物等。

在能源存储领域，石墨烯可以用于超级电容器、锂离子电池等能源存储器件的制备，提高其性能。

除此之外，石墨烯还具备良好的机械性能和耐腐蚀性，使得其在复合材料、涂料以及防腐蚀材料等领域具备潜在的应用价值。

最后，我们对石墨烯的产业化实施进行评估。

虽然石墨烯具备广阔的应用前景，但目前在产业化实施方面仍然存在一些挑战。

首先，石墨烯的制备成本相对较高，制备工艺还需要进一步优化，以提高其产业化的可行性。

其次，石墨烯在大规模生产中面临着一些困难，如难以获得大面积、高质量的石墨烯材料。

此外，石墨烯的应用标准和监管仍不完善，需要建立相关的规范和标准。

为了推动石墨烯产业化的发展，需要政府、企业以及科研机构的共同努力，加大研发投入和合作力度，以提高石墨烯的制备工艺、降低生产成本，促进其在各个领域的应用。

总之，石墨烯作为一种新兴材料，具备着广阔的应用前景。

本文从石墨烯的制备与性质、应用领域以及产业化实施等方面进行分析和评估，揭示了石墨烯的可行性。

石墨烯的研究和发展趋势

石墨烯的研究和发展趋势石墨烯被誉为“二十一世纪最重要的材料之一”，其具有高强度、高导电性、高热导性、良好的透明性、柔韧性及耐腐蚀性等多种优良性能，吸引着科学家和工程师的极大关注。

本文将从石墨烯的基本结构和性质、石墨烯的研究历程、产业化进展以及未来的发展趋势等方面阐述石墨烯的研究和发展趋势。

一、石墨烯的基本结构和性质石墨烯是由单层碳原子构成的二维晶体结构，具有独特的二维结构。

以图1为例，石墨烯由一个或多个六元环组成，碳原子通过共价键相连，形成六角形的晶格结构。

其中，每个碳原子有三个共价键和一个未饱和的π键，形成一个sp2杂化轨道。

从宏观上看，石墨烯的厚度仅为0.33纳米，但其面积却可以达到平方米级别。

石墨烯因其独特的结构，具有多种优异的物理、化学和电学性质，是一种具有极高应用价值的新型材料。

石墨烯的性质之一是高导电性。

由于其电荷载流子是电子，且具有极高的电子迁移速率，所以石墨烯的电导率要高于铜。

石墨烯的热传导率也非常高，比铜高达10倍以上。

此外，石墨烯具有良好的透明度和柔韧性，对紫外线和红外线也有很好的吸收和反射能力，因此被广泛应用于透明电子器件和导电柔性器件。

二、石墨烯的研究历程石墨烯的发现可以追溯到1947年，当时瑞士化学家Hanns-Peter Boehm发现石墨烯在电子显微镜下具有“聚集”现象。

但直到2004年，英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆（Andre Geim）和孔德·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）两位研究员通过一种新颖的机械剥离法成功分离出石墨烯，同时发现了石墨烯的导电性和稳定性。

他们的发现为石墨烯的研究开启了新的篇章。

自此以后，石墨烯的研究发展取得了突飞猛进的进展。

石墨烯团队开创了预测、制备和研究石墨烯的学科领域，石墨烯的研究成果也获得了多种国际奖项的荣誉。

石墨烯成为自第二次世界大战以来引起全球科学家共同关注的新型材料。

三、石墨烯的产业化进展我们刚刚谈到石墨烯在研究上的重要性，而在工业化方面，石墨烯也有广泛的应用前景。

材料界一哥—— 石墨烯(五大应用领域)

材料界“网红一哥”——石墨烯5大应用领域，产业浪潮开启看点：应用领域不断拓展，石墨烯大规模产业化即将开始。

石墨烯属于二维碳纳米材料，具有优秀的力学特性和超强导电性导热性等出色的材料特性，其下游应用主要涵盖基础学科、新能源电池、柔性显示屏、传感器及复合材料等领域。

石墨烯的大规模商业应用方向主要分为粉体和薄膜，其中石墨烯粉体目前主要用于新能源、防腐涂料等领域，石墨烯薄膜主要应用于柔性显示和传感器等领域，其中来自新能源的需求超过 70%。

全球石墨烯行业市场规模呈稳步增长态势。

预计到 2020 年末，全球和国内石墨烯行业市场规模分别为 95 亿美元和 200 亿元，中国石墨烯市场规模约占全球石墨烯总市场规模的 30%，并有逐年提高的趋势。

本期的智能内参，我们推荐国信证券的研究报告，揭秘石墨烯的性能特点、产业链概况、下游需求和国内外行业现状。

本期内参来源：国信证券1性能强大的新材料之王石墨烯是 2004 年用微机械剥离法从石墨中分离出的一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，英文名为 Graphene，为一层碳原子构成的二维晶体。

石墨烯与其他有机高分子材料相比，有比较独特的原子结构和力学特性。

石墨烯的理论杨氏模量达 1.0TPa，固有的拉伸强度为 130Gpa，是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，被誉为“新材料之王”、“黑金”。

▲典型的石墨烯结构图▲ 单层石墨烯是其他碳材料的基本元素石墨烯按照层数可分为单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯和多层石墨烯。

按照功能化形式可以分为氧化石墨烯、氢化石墨烯、氟化石墨烯等。

按照外在形态、又可分为片、膜、量子点、纳米带或三维状等。

▲石墨烯分类石墨烯具有超强导电性、良好的热传导性、良好的透光性、溶解性、渗透率、高柔性和高强度等出色的材料特性。

它的的应用领域非常广泛，主要集中在基础学科、新能源电池、柔性显示屏、传感器及复合材料等领域。

石墨烯材料研发与产业化可行性研究报告

石墨烯材料研发与产业化可行性研究报告一、引言石墨烯，作为一种具有独特性能的新型材料，自被发现以来就引起了科学界和产业界的广泛关注。

其优异的电学、热学、力学性能，为众多领域带来了创新和变革的可能。

本报告旨在对石墨烯材料的研发与产业化进行全面的可行性研究，分析其市场前景、技术现状、竞争态势以及潜在的风险与机遇。

二、石墨烯材料概述石墨烯是一种由碳原子以 sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。

它具有超薄、高强度、高导电性、高导热性等诸多卓越特性。

在电学性能方面，石墨烯的载流子迁移率极高，远远超过传统的半导体材料，这使得它在电子器件领域具有巨大的应用潜力，如晶体管、传感器等。

热学性能上，石墨烯的热导率非常出色，是优良的热管理材料，可用于散热器件。

力学性能方面，其强度是钢铁的数百倍，同时还具有良好的柔韧性。

三、市场需求分析（一）电子信息领域随着电子设备的不断小型化和高性能化，对新型半导体材料的需求日益迫切。

石墨烯在集成电路、柔性显示屏等方面的应用有望突破现有技术的瓶颈，提高电子设备的性能和集成度。

（二）能源领域在新能源电池中，石墨烯可作为电极材料，显著提高电池的充放电速度和循环寿命。

同时，在超级电容器领域，石墨烯也展现出了优异的性能，能够实现快速充放电和高能量密度存储。

（三）复合材料领域将石墨烯添加到塑料、金属等传统材料中，可以大幅提高材料的强度、导电性和导热性，拓展了复合材料的应用范围。

（四）生物医疗领域石墨烯在生物传感器、药物载体等方面具有潜在的应用价值，能够实现更灵敏的检测和更精准的治疗。

综合来看，石墨烯材料的市场需求呈现出快速增长的趋势，预计未来几年将保持较高的增长率。

四、技术研发现状（一）制备技术目前，石墨烯的制备方法主要包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等。

机械剥离法虽然能够获得高质量的石墨烯，但产量较低；化学气相沉积法可以制备大面积、高质量的石墨烯薄膜，但成本较高；氧化还原法成本相对较低，但石墨烯的质量有待提高。

石墨烯的产业化应用实例

第4章石墨烯的产业化应用实例石墨烯是一种神奇的材料，只要添加一点，其它材料就有可能产生神奇的效果，作为材料界革命性的“超级材料”，它几乎无所不能。

自从2010年开始石墨烯透明导电薄膜和石墨烯触摸屏手机，以及添加了石墨烯材料的防腐涂料、塑料等新材料都表现出了优异的性能，引起了各界的关注。

目前在国内，石墨烯粉体，石墨烯薄膜和石墨烯浆料已具备批量化生产的能力，一系列石墨烯的产业化应用也已经大规模铺开。

1、石墨烯粉体所谓“石墨烯粉体”，实际上就是单层石墨烯和多层石墨烯的混合物。

目前公众对石墨烯的理解有些混乱。

一些企业或者是媒体报道中虽然号称“石墨烯”，但是事实上可能仅是石墨而已。

事实上，现在全世界对石墨烯也没有一个明确的定义。

材料+微信公众号内容专业，可以关注；资料显示，最初的石墨烯仅指一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角形呈蜂巢晶格的平面薄膜，是只有一个碳原子厚度的二维材料。

2010年诺贝尔物理学表彰的石墨烯研究指的就是这种材料。

后续研究表明，从电学性质上讲，两层与三层、乃至十层的碳原子也具有各自特殊物理性质，目前10层以内的说法逐渐被学术界认可。

最近成立的中国石墨烯联盟标准化委员会认定，10层以内的碳原子材料才属于石墨烯范围。

2、石墨烯透明薄膜而石墨烯透明薄膜是利用甲烷或者其它气体在铜箔上生长石墨烯，也就是所谓的气相沉积法，这种方法生产石墨烯更是与石墨资源毫无关系。

石墨烯薄膜的生产，其实就是把气体通过一系列处理，特别是高温处理，使其生长在金属衬底上，直至在金属衬底上长满。

而石墨烯本身是透明的，对于金属衬底来说，上面有没有附着石墨烯，在颜色上仅稍微有一点点差别，一般人很难看出来。

但是，通过这种方法制作的石墨烯的尺寸，基本取决于金属衬底的大小，石墨烯薄膜的尺寸和技术水平关联度不大。

材料+微信公众号内容专业，可以关注；在商业化的环境下，探讨石墨烯薄膜的尺寸意义不大，综合经济成本才是关键性的因素。

石墨烯材料的制备及其在电化学领域的应用

石墨烯材料的制备及其在电化学领域的应用一、本文概述石墨烯，一种由单层碳原子紧密排列形成的二维纳米材料，自2004年被科学家首次成功制备以来，就凭借其独特的电子结构、优异的物理和化学性质，在科学研究和技术应用中引起了广泛的关注。

本文旨在对石墨烯材料的制备方法以及其在电化学领域的应用进行全面的概述和深入的探讨。

我们将简要介绍石墨烯的基本性质，然后重点论述石墨烯的各种制备方法，包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等。

随后，我们将详细讨论石墨烯在电化学领域的应用，如锂离子电池、超级电容器、燃料电池等。

通过对这些应用的探讨，我们将揭示石墨烯材料在提高电化学性能、推动电化学领域发展中的重要作用。

我们将对石墨烯材料的应用前景进行展望，以期为未来石墨烯在电化学及其他领域的研究提供参考和借鉴。

二、石墨烯材料的制备方法石墨烯的制备方法多种多样，主要包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法以及碳化硅外延生长法等。

机械剥离法：这是最早制备石墨烯的方法，由英国科学家Geim 和Novoselov在2004年首次实现。

他们使用透明胶带对高定向热解石墨进行反复剥离，最终得到了单层石墨烯。

这种方法操作简单，但是制备效率低，且所得石墨烯尺寸不易控制，因此无法满足大规模生产的需求。

化学气相沉积法（CVD）：这是目前制备大面积、高质量石墨烯最常用的方法。

通过在高温条件下，使含碳有机气体（如甲烷）在金属催化剂（如铜、镍）表面分解，生成石墨烯。

这种方法可以制备出大面积、连续的石墨烯薄膜，且可通过控制生长条件来调节石墨烯的层数和质量。

氧化还原法：该方法以石墨为原料，通过强氧化剂（如浓硫酸、高锰酸钾）将石墨氧化成氧化石墨，再经过超声剥离得到氧化石墨烯。

然后，通过还原剂（如氢气、水合肼）将氧化石墨烯还原，最终得到石墨烯。

这种方法制备的石墨烯产量大，成本低，但是所得石墨烯的质量相对较低，含有较多的缺陷和杂质。

碳化硅外延生长法：在高温条件下，使碳化硅中的硅原子升华，剩余的碳原子在基底上重新排列，形成石墨烯。

石墨烯产业化：蓄势待发

石墨烯产业化：蓄势待发作者：吴志刚来源：《中关村》2021年第11期6年前，当人们听到石墨烯三个字的时候几乎是一脸茫然的，不知道它到底是干什么的。

如今，提到石墨烯，大多都知道是一款神奇的碳材料，有时候还甚至在问，现在到底火不火了？香不香了？如果把时光倒流6年，2015年被称为中国石墨烯元年。

彼时石墨烯材料在中国“红的发紫”，石墨烯概念被众多企业热捧，该材料被认为可以代替晶体硅，应用于移动设备、航空航天、新能源及电池领域等。

6年后的今天，中国石墨烯发展已走向产业化发展的道路，不过也仍在产业化的道路上破解着一个又一个研发难题。

前途是光明的，道路是曲折的，石墨烯产业化前景可期，也更需要社会各界的共同努力。

石墨烯是一种由碳原子以sp杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。

具有高导电性、高强度和超轻薄等特性，在电子、光学、磁学、生物医学、催化、储能和传感器等领域具有巨大的应用潜力，被认为是一种未来革命性的材料。

石墨烯原本就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。

1毫米厚的石墨大约包含300万层石墨烯。

铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹可能就是几层石墨烯——它是由一层碳原子以六角形蜂巢结构周期性紧密堆积构成的二维碳材料。

石墨烯具有很多神奇性能，因此号称“新材料之王”：它是最薄的材料，因为它仅有一个原子层;它是强度最大的材料，理论上强度比钢强韧200倍;它是导电性最好的材料，电导率是银的1.6倍;它是导热性最好的材料，热导率是铜的13倍。

由于石墨烯的电子移动速度极快，又轻又薄又结实，机械强度特别高，再加上它是透明、电阻率极低、良好的导体，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件、甚至芯片;也适合用来制造透明触控（可折叠的）屏幕或光板、甚至太阳能电池;并可用来做汽车或航空的材料;在军事上的用途更广，比如防弹衣，又比如航母弹射器管道中的润滑层（现在都是用特种润滑油，当滑块高速运动时，会摩擦产生高温，润滑油会变质、甚至蒸发，以致磨损滑块）。

石墨烯的研究与应用综述、产业现状

石墨烯的研究与应用综述一、石墨烯的结构与特性石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，是最薄的二维材料，单层的厚度仅0.335nm。

石墨烯可塑性极大，是构建其他维数碳材料的基本单元，可以包裹成零维的富勒烯结构，卷曲成一维的碳纳米管，以及堆垛成三维的石墨等。

石墨烯的理论研究已有60多年的历史，但直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，利用胶带剥离高定向石墨的方法获得真正能够独立存在的二维石墨烯晶体，二人因此荣获2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯具有一些奇特的物理特性：导电性极强：石墨烯中的电子没有质量，电子的运动速度能够达到光速的1/300，是世界上电阻率最小的材料。

良好的导热性：石墨烯的导热性能优于碳纳米管和金刚石，单层石墨烯的导热系数可达5300瓦/米水度，远高于金属中导热系数高的银、铜等。

极好的透光性：石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，并使所有光谱的光均匀地通过。

超高强度：石墨烯被证明是当代最牢固的材料，硬度比莫氏硬度10级的金刚石还高，却又拥有很好的韧性，可以弯曲。

超大比表面积：石墨烯拥有超大的比表面积(单位质量物料所具有的总面积)，这使得石墨烯成为潜力巨大的储能材料。

石墨烯特殊的结构形态，具备目前世界上最硬、最薄的特征，同时具有很强的韧性、导电性和导热性，这些极端特性使其拥有巨大发展空间，应用于电子、航天、光学、储能、生物医药、日常生活等大量领域。

二、石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法主要有机械法和化学法2种。

机械法包括微机械分离法、取向附生法和加热碳化硅法；化学法包括外延生长法、化学气相沉积法与氧化石墨还原法。

微机械分离法是直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来，可获得高品质石墨烯，且成本低，但缺点是石墨烯薄片尺寸不易控制，不适合量产；取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯，石墨烯性能令人满意，但往往厚度不均匀；加热碳化硅法能可控地制备出单层或多层石墨烯，是一种新颖、对实现石墨烯的实际应用非常重要的制备方法，但制备大面积具有单一厚度的石墨烯比较困难。

人类目前最强功能材料-石墨烯

实验证明
从铅笔石墨中提取的石墨烯，竟然比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上百倍，这项科学发现刊登于近期的《科学》杂志，作者是两位哥伦比亚大学的研究生，来自中国的韦小丁和韩裔李琩钴。
Changgu Lee, et al. Graphene Measurement of th Elastic Properties and Intrinsic Strength of Monolayer Science 321, 385 (2008);
三、石墨烯材料的性质
1、力学性质——比钻石还要硬
数据转换分析：在石墨烯样品微粒开始碎裂前，它们每 100纳米距离上可承受的最大压力居然达到了大约2.9微牛。据科学家们测算，这一结果相当于要施加55牛顿的压力才能使1米长的石墨烯断裂。如果物理学家们能制取出厚度相当于普通食品塑料包装袋的（厚度约100纳米）石墨烯，那么需要施加差不多两万牛的压力才能将其扯断。换句话说，如果用石墨烯制成包装袋，那么它将能承受大约两吨重的物品。打个比方说单层石墨烯的强度，就像把大象的重量加到一支铅笔上，才能够用这支铅笔刺穿仅像保鲜膜一样厚度的单层石墨烯。
三、石墨烯特性：电子运输在发现石墨烯以前，大多数（如果不是所有的话）物理学家认为，热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。所以，它的发现立即震撼了凝聚态物理界。虽然理论和实验界都认为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在，但是单层石墨烯在实验中被制备出来。这些可能归结于石墨烯在纳米级别上的微观扭曲。石墨烯还表现出了异常的整数量子霍尔行为。其霍尔电导 =2e²/h,6e²/h,10e²/h.... 为量子电导的奇数倍，且可以在室温下观测到。这个行为已被科学家解释为“电子在石墨烯里遵守相对论量子力学，没有静质量”。

石墨烯制备四种主要方法

石墨烯制备四种主要方法石墨烯制备技术发展迅速。

石墨烯优良的性能和广泛的应用前景，极大的促进了石墨烯制备技术的快速发展。

自2004年Geim等首次用微机械剥离法制备出石墨烯以来，科研人员又开发出众多制备石墨烯的方法。

其中比较主流的方法有外延生长法、化学气相沉淀CVD 法和氧化石墨还原法等。

现有制法还不能满足石墨烯产业化的要求。

包括微机械剥离法、外延生长法、化学气相沉淀CVD法和氧化石墨还原法在内的众多制备方法目前仍不能满足产业化的要求。

特别是产业化要求石墨烯制备技术能稳定、低成本地生产大面积、纯度高的石墨烯，这一制备技术上的问题至今尚未解决。

微机械剥离法石墨烯首先由微机械剥离法制得。

微机械剥离法即是用透明胶带将高定向热解石墨片按压到其他表面上进行多次剥离，最终得到单层或数层的石墨烯。

2004年，Geim，Novoselov 等就是通过此方法在世界上首次得到了单层石墨烯，证明了二维晶体结构在常温下是可以存在的。

微机械剥离方法操作简单、制作样本质量高，是当前制取单层高品质石墨烯的主要方法。

但其可控性较差，制得的石墨烯尺寸较小且存在很大的不确定性，同时效率低，成本高，不适合大规模生产。

外延生长法外延生长方法包括碳化硅外延生长法和金属催化外延生长法。

碳化硅外延生长法是指在高温下加热SiC单晶体，使得SiC表面的Si原子被蒸发而脱离表面，剩下的C原子通过自组形式重构，从而得到基于SiC衬底的石墨烯。

金属催化外延生长法是在超高真空条件下将碳氢化合物通入到具有催化活性的过渡金属基底如Pt、Ir、Ru、Cu等表面，通过加热使吸附气体催化脱氢从而制得石墨烯。

气体在吸附过程中可以长满整个金属基底，并且其生长过程为一个自限过程，即基底吸附气体后不会重复吸收，因此，所制备出的石墨烯多为单层，且可以大面积地制备出均匀的石墨烯。

化学气相沉淀CVD法：最具潜力的大规模生产方法CVD法被认为最有希望制备出高质量、大面积的石墨烯，是产业化生产石墨烯薄膜最具潜力的方法。

石墨烯

长沙理工大学材料科学导论石墨烯论文组长姓名：颜虎斌成员姓名：董文渊唐文楚吴世宇梁紫璋王朔指导老师：陈**石墨烯摘要石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。

极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。

石墨烯是非常重要的材料。

本论文首先对石墨烯的组成及基本性质进行阐述，然后分析石墨烯的制备方法，得出石墨烯的使用性质及应用。

关键词：石墨烯目录一、石墨烯简介 (1)1.1石墨烯的来源 (2)1.2石墨烯的成分 (2)1.3石墨烯的结构 (2)二、石墨烯的基本性质 (3)2.1石墨烯的化学性质 (3)2.2石墨烯的物理性质 (3)三、石墨烯的制备方法及工艺流程 (3)3.1物理方法 (3)3.2化学方法 (5)四、石墨烯的应用及前景 (6)4.1应用 (6)4.2发展前景 (7)一、石墨烯简介1.1石墨烯的来源石墨烯（Graphene）是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。

2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

1.2石墨烯的成分石墨烯是由碳原子按六边形晶格整齐排布而成的碳单质，结构非常稳定。

1.3石墨烯的结构石墨烯具有完美的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层。

碳原子之间由σ键连接，结合方式为sp2杂化，这些σ键赋予了石墨烯极其优异的力学性质和结构刚性。

石墨烯的硬度比最好的钢铁强100倍，甚至还要超过钻石。

在石墨烯中，每个碳原子都有一个未成键的p电子，这些p电子可以在晶体中自由移动，且运动速度高达光速的1/300，赋予了石墨烯良好的导电性。

石墨烯是新一代的透明导电材料，在可见光区，四层石墨烯的透过率与传统的ITO薄膜相当，在其它波段，四层石墨烯的透过率远远高于ITO薄膜。

2014年新材料石墨烯行业分析报告

2014年新材料石墨烯行业分析报告2014年9月目录一、量子反常霍尔效应：诺贝尔奖的常客 (4)1、量子反常霍尔效应：诺贝尔奖的常客 (4)2、革命性的优势：无需外加磁场 (5)3、微电子产业的发展契机 (7)4、量子反常霍尔效应的理想载体：石墨烯 (11)二、极具前景的新型材料：石墨烯 (12)1、石墨烯简介 (13)2、石墨烯拥有极为优良的物理特性 (15)3、石墨烯的制备方法：CVD法有望最先产业化 (17)（1）微机械剥离法：最先成功制备石墨烯的方法 (18)（2）氧化还原法：成本低廉容易实现，但石墨烯属性难以保证 (19)（3）外延生长法：最有可能实现碳基集成电路的有效途径之一 (20)（4）化学气相沉积法（CVD）：方法可控，最具产业化条件 (21)三、石墨烯应用多点开花、市场潜力巨大 (22)1、运用于锂电池负极材料生产具有很高的可能性 (22)2、超级电容器：新能源汽车风暴带来大规模需求 (25)3、电子芯片领域的革命性材料 (30)4、石墨烯透明导电膜：消费电子及太阳能电池共同驱动 (33)5、石墨烯散热材料：最具现实可行性的应用 (38)四、石墨烯产业化进程 (41)1、各巨头齐发力，国外研究进展迅猛 (41)2、国内公司迎头赶上，极具竞争力 (43)五、重点公司简况 (46)1、新纶科技：石墨散热材料满产满销，新材料业务稳步推进 (48)2、康得新：多领域迅速发展的高分子复合材料平台型公司 (50)3、中国宝安：提前布局石墨烯，战略眼光长远 (52)4、中超电缆：看好石墨烯在电线电缆方面应用 (53)5、烯碳新材：业务转型，植入完整石墨烯产业链 (55)。

论石墨烯的制备方法

论石墨烯的制备方法石墨烯是一种具有单层碳原子构成的二维晶体材料，具有很高的导电性、热传导性和机械性能，被广泛认为是未来材料科学和技术领域的研究热点之一。

对石墨烯的制备方法的研究一直是科学家们关注的焦点之一，石墨烯的制备方法可以分为机械剥离法、化学气相沉积法、化学气相沉积法、溶液剥离法等多种途径。

下面我们将详细介绍石墨烯的几种制备方法。

一、机械剥离法机械剥离法是一种简单有效的石墨烯制备方法，其原理是通过机械剥离来获得单层石墨烯。

通常使用石墨烯粉末或石墨为原料，首先在石墨表面涂上聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等支撑物质，再使用胶带或剥离装置来剥离石墨层，从而得到单层石墨烯。

机械剥离法制备的石墨烯具有薄厚均匀、结构完整、无氧化物污染等优点，但是其产量较低，制备过程中对设备和技术要求较高，而且所得的石墨烯结构的完整性和质量受到较大影响，因此并不适合大规模生产。

二、化学气相沉积法化学气相沉积法是目前制备石墨烯最常用的方法之一，其原理是利用化学气相反应将碳原子沉积到基底表面形成石墨烯。

在制备过程中，首先在金属基底上沉积一层薄薄的碳原子，再通过退火或化学处理等方式去除金属基底，最终得到石墨烯。

化学气相沉积法制备的石墨烯具有高质量、结构完整、可控性强等优点，可以制备大面积、高质量的石墨烯薄膜，因此被广泛应用于石墨烯材料的研究和产业化生产领域。

三、化学还原法化学还原法是一种利用氧化石墨烯还原制备石墨烯的方法，其原理是将氧化石墨烯还原为石墨烯。

在制备过程中，首先将氧化石墨烯浸泡在还原剂溶液中，再通过化学反应将氧化石墨烯逐渐还原为石墨烯。

化学还原法制备的石墨烯具有工艺简单、成本低、易于实现大规模生产等优点，因此受到了广泛关注，但是其还原程度、结构完整性和杂质控制等方面仍然存在一定的挑战。

四、溶液剥离法溶液剥离法是一种利用有机化合物在溶液中剥离石墨烯的方法，其原理是加入具有剥离作用的有机化合物溶液，通过表面张力和吸附作用将石墨烯剥离至溶液中。

石墨烯技术及产业发展现状

石墨烯技术及产业发展现状张芳;史冬梅;暴宁钟;任文才【摘要】石墨烯（graphene）是一种新型的碳基材料，具有极好的结晶性及电学性能，在能源、半导体、生物医学等多个领域具有良好的应用前景，已成为发达国家必争的战略制高点。

美国在全球率先将石墨烯研究上升为国家发展战略，欧盟投入巨资资助开发石墨烯在能源和数字技术等领域的应用，英国拟投资6100万英镑建立国家石墨烯研究所，日本、韩国也持续开展了一系列与石墨烯相关的研究和应用。

我国对石墨烯材料的基础研究处于国际领先地位，但在器件制造和应用方面仍很欠缺。

我国应加强石墨烯规模化制备技术和改性技术的研究，加强石墨烯的应用研究，并在石墨烯研究方面加强产学研联合研究和国际合作。

%Graphene is a new C-based material and has a 2D cellular crystal lattice structure closely packed by single layered C atoms. The graphene has excellent crystallinity and electrical properties, and has a good application prospect in several areas like energy, semiconductor, and biomedicine science. The United States is the ifrst to turn the graphene research into a national strategy; the European Union has invested heavily in graphene research and its application in the ifeld of energy and digital technology; the UK will input 61 million pounds to set up the graphene research institute; Japan and South Korea have carried out many studies related to grapheme application. China has taken the lead in basic research of graphene, however, it fall behind the developed countries in graphene-based device and its application. In this article, analysis is made to the technologies andindustrial development of graphene in China and other countries, and some suggestions for development of graphene in China are proposed.【期刊名称】《全球科技经济瞭望》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】7页(P45-51)【关键词】石墨烯;碳基材料;二维结构;电学性能【作者】张芳;史冬梅;暴宁钟;任文才【作者单位】中国科学技术部高技术研究发展中心，北京 100044;中国科学技术部高技术研究发展中心，北京 100044;南京工业大学，南京 210009;中国科学院金属研究所，沈阳 110016【正文语种】中文【中图分类】TB383-1;F416.7人们一直认为，完美二维晶体结构无法在非绝对零度下稳定存在[1]，直到 2004 年，英国曼彻斯特大学两位科学家 AK Geim 和 KS Novoselov 利用胶带剥离高定向石墨的方法获得了独立存在的高质量二维石墨烯晶体，并相继发现了一系列新奇的物理现象[1-2]，引发了全世界范围内石墨烯（graphene）研究的“淘金热”。

石墨烯

组物理团队共同合作，首先分离出单独石墨烯平面。海姆和团队成员偶
然地发现了一种简单易行的制备石墨烯的新方法。他们将石墨片放置在
塑料胶带中，折叠胶带粘住石墨薄片的两侧，撕开胶带，薄片也随之一
分为二。不断重复这一过程，就可以得到越来越薄的石墨薄片，而其中部分样品仅由一层碳原子构成——他们制得了石墨烯。
石墨烯
一、定义
石墨烯（ G r a p h e n e）是一种由碳原子以 s p 2 杂化轨道
组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚
度的二维材料。
二、主要制备方法
• 撕胶带法于2004年，曼彻斯特大学和俄国切尔诺戈洛夫卡微电子工艺研究所的两
Hale Waihona Puke 这种情况下，我们用薛定谔方程来描述粒子的运动已经无效了，我们需要运用引入了相对论效应的狄拉克方程来描述。事实上当我们将电子算符在K，K’ 进行傅里叶展开，代入哈密顿量之后，我们可以得到一个与二维的无质量电子的狄拉克方程近似的方程
ivF r E r
通过上面的公式，我们可以在K附近可以得到波函数在K的分量为
四、重要性能
• 3、导电性石墨烯的导电性比银还要好，而且不受温度的影响
倒格子
倒格子中的一个基矢对应于正格子中的一族晶面，也就是说，晶格中的一族晶面可以转化为倒格子中的一个点，这在处理晶格的问题上有很大的意义。例如，晶体的衍射是由于某种波和晶格互相作用，与一族晶面发生干涉的结果，并在照片上得出一点，所以，利用倒格子来描述晶格衍射的问题是极为直观和简便的。
T cos2 /(1 cos2 Dqx sin 2 )
当 0 时，隧穿概率为1，这是狄拉克费米子才有的性质，对于非相对论条件下的电子无用，正是因为在粒子在石墨烯中可以完全隧穿，使得石墨烯中的空穴与电子可以拥有非常长的自由程。也是因此石墨烯的电子运动几乎不受声子碰撞的影响，这使得电子运动受温度的影响非常小，同时在强场下电子的迁移率也保持得比一般材料好。综上所述，石墨烯良好的电子学性质并不是因为其“半金属” 性，而是由于狄拉克点的存在。

2014年石墨烯行业分析报告

2014年石墨烯行业分
析报告
2014年6月
目录
一、超级材料：石墨烯 (3)
1、超级材料的超级性能 (3)
2、超级性能下的应用想象空间巨大 (5)
3、石墨烯两大形态：薄膜和微片 (6)
二、CVD法是目前最有可能产业化的石墨烯制造路径 (7)
1、石墨烯主要制备方法有四种 (7)
2、大规模制备石墨烯的方法主要是外延法和CVD法 (8)
3、产业化道路已经开始，但离实用性尚远 (10)
一、超级材料：石墨烯
1、超级材料的超级性能
石墨烯（Graphene）是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。

是包括富勒烯、碳纳米管、石墨在内的碳的同素异形体的基本组成单元。

石墨烯只有一个碳原子厚度的二维材料，此前石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004 年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆(Andre Geim) 和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”，共同获得2010 年诺贝尔物理学奖。

单层石墨烯只有一个碳原子的厚度，约为0.335nm，是目前已知。

石墨烯未来发展前景

石墨烯未来发展前景石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维材料，具有优异的机械强度、导电性和热导性等特点，被广泛认为是未来材料领域的重要突破。

石墨烯的未来发展前景令人充满期待，以下从应用领域、产业化进展和挑战等方面进行分析。

首先，石墨烯在不同领域的应用潜力巨大。

在电子器件方面，石墨烯的高导电性和热导性使其成为制造半导体器件和传感器的理想材料，可以用于制造更快速和高效的计算设备和储存介质。

此外，由于石墨烯具有高透明性和柔韧性，也可以应用于显示器、柔性电子产品和太阳能电池等领域。

在材料科学领域，石墨烯的优异机械强度和抗拉伸性使其在制造强韧材料或增强复合材料中发挥重要作用。

在医疗领域，石墨烯的生物相容性使其成为制造生物传感器和药物输送系统的有力候选。

其次，石墨烯的产业化进展正逐步加快。

目前，石墨烯的大规模制备仍然面临挑战，但已经有一些方法被开发出来，如化学气相沉积（CVD）和机械剥离法等。

这些方法可以在实验室规模上制备出石墨烯，为进一步的产业化提供了基础。

随着技术的进一步改进和成本的降低，石墨烯的大规模制备将逐步实现，从而推动其应用领域的拓展。

然而，石墨烯的未来发展仍然面临一些挑战。

首先，石墨烯的大规模制备仍然存在成本高、产量低、缺乏标准化等问题。

其次，石墨烯的生产过程中可能存在环境污染和资源浪费等问题。

此外，石墨烯的商业化应用还需要解决一些其他技术问题，如可靠性、稳定性和可加工性等方面的挑战。

综上所述，石墨烯的未来发展前景十分广阔。

随着相关技术的不断发展和成熟，石墨烯有望在诸多领域发挥重要作用，从而推动科技进步和经济发展。

然而，要实现产业化和商业化的目标，仍然需要解决一些技术和经济上的挑战。

因此，有必要加大对石墨烯研究和开发的投入，不断完善制备方法和应用技术，并与各相关领域的研究者、企业家和政府机构合作，共同推动石墨烯产业的发展。

石墨烯催化热解塑料

石墨烯催化热解塑料
石墨烯催化热解塑料是一种利用石墨烯作为催化剂，通过热解塑料的方法来将其转化为有用物质或燃料的工艺。

石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有极高的导热性和导电性，以及出色的力学性能。

由于其独特的性质，石墨烯在催化领域中具有广泛的应用前景。

在石墨烯催化热解塑料的过程中，石墨烯可以作为催化剂，加速塑料的热解反应，并提高产物的选择性。

通过石墨烯催化热解塑料的方法，可以将废弃的塑料转化为有价值的燃料或化学品，从而实现塑料的资源化利用。

这种方法不仅可以减少废弃塑料对环境的污染，还可以为塑料行业提供可持续的发展方案。

目前，石墨烯催化热解塑料技术仍处于研究阶段，需要进一步的研究和开发才能实现工业化应用。

未来，随着石墨烯制备技术的不断发展和成本的降低，石墨烯催化热解塑料技术有望成为一种具有广泛应用前景的技术。