石墨烯的研究进展

国内以北京大学、清华大学、浙江大学，中国科学院沈阳金属所、中国科学院宁波材料所等为代表的高校、科研单位开展了大量的基础研究和应用研发，并涌现出一大批相关企业，石墨烯产业化发展正在全国范围内进行。2013年7月，中国石墨烯产业技术创新战略联盟成立。同时，江苏、浙江、深圳、上海、山东、福建、辽宁、重庆、黑龙江与中科院等机构以多种形式协同创新，纷纷建立了产业技术联盟，促进了创新资源优化组合和创新产业化进程。2013年底，中国石墨烯标准化委员会宣告成立，中国石墨烯研究及检测公共服务平台同时启动，该服务平台主要为中国石墨烯产业技术创新战略联盟相关单位提供专业的石墨烯性能检测与结构表征服务。2014年4月，青岛科技大学与美国密苏里州立大学和美国劳伦斯-伯克利国家实验室合作，联合开发石墨烯基太阳能电池，成本比传统的要降低一半多。2014年3月，清华大学化工系张强、魏飞教授研究组成功制备出一种具有自分散、不堆叠特性的柱撑石墨烯。课题组通过催化气相生长调变石墨烯的拓扑结构，获得了具有突起结构的石墨烯。该柱撑石墨烯用于锂硫电池正极时，其材料的能量密度、功率密度显著优于商用锂离子电池所用正极材料，在电动汽车、个人电子产品、以及大规模储能中具有潜在的应用前景。2014年3月，中科院宁波材料技术与工程研究所在实现石墨烯产业化制备的基础上，进一步开展石墨烯/高分子复合体系相关研究，揭示石墨烯与高分子基体之间的非共价建结合机理，由此提出非化学法改善高分子与石墨烯间界面粘结的新方法。2013年12月，无锡市政府发布了《无锡石墨烯产业发展规划纲要》，提出在惠山经济开发区建设无锡石墨烯产业发展核心区“一区二中心”，力争用5-7年的时间，打造国际一流、国内领先、具有鲜明特色的无锡石墨烯产业集群。在12月，全球首款双层多点石墨烯触控手机在无锡推出，从生产石墨烯粉体材料和石墨烯薄膜的第六元素和格非电子，到生产薄膜下游产品石墨烯触摸屏的力合光电，再到将石墨烯触摸屏集成为手机的爱维特信息，无锡已初步形成从原材料到最终产品的产业链。2013年6月，中国内蒙古石墨烯材料研究院成立，是我国首个石墨烯材料的综合型研究机构和技术开发中心，主要从事石墨烯材料的新品种、新工艺、新装备、新技术的研究开发、产品标准制订及质量监督检测。2013年中科院重庆研究所用化学气相沉积法成功制备出国内首片15英寸的单层石墨烯,并成功地将石墨烯透明电极应用于电阻触摸屏上,制备出7英寸石墨烯触摸屏。中科院金属研究所在石墨烯透明导电薄膜方面完成CVD反应装置与其他设备的采购、安装和调试，能够实现石墨烯透明导电薄膜的实验室制备，制备出4英寸石墨烯透明导电薄膜。此外，金属研究所研制具有三维连通网络结构的石墨烯泡沫体材料，并已经取得实验室样品。而在动力电池用石墨烯基电极材料研发方面，已基本确立石墨烯使用的种类和添加量，并且结合电池材料制备过程和实验结果，初步建立石墨烯的使用标准。

A、高压输电线，利用了它的导电性好的特点，故A正确，不符合题意；B、坚韧的防弹衣，利用了它的拉力好的特点，故B正确，不符合题意；C、保温隔热材料，要求导热性能差，而石墨烯具有优良的导电性和导热性，故不适合做保温隔热材料，C符合题意；D、二极管和三极管，利用了它的半导体特性，故D正确，不符合题意；故选C．

——原标题：2019年中国石墨烯行业市场现状及发展趋势分析 应用前景广阔，产业集群化不断扩大石墨烯概念受到追捧近年来，石墨烯概念受到追捧。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，是新材料产业的先导，带动传统制造业转型升级。据悉，中国是世界第二大石墨资源国，主要分布在黑龙江、内蒙古和山东等省区。未来中国石墨烯行业3000亿市场规模石墨烯作为新材料产业的先导，在带动传统制造业转型升级，培育新兴产业增长点，推动大众创业、万众创新的作用越来越显著。据前瞻产业研究院发布的《中国石墨烯行业战略规划和企业战略咨询报告》统计数据显示，截止至2017年，中国石墨烯产业规模达到70亿元，较2015年增长了10倍还多，2018年中国石墨烯市场规模有望达到280亿元，未来五年年均复合增长率约为70.48%，发展势头十分迅猛。预测2019年中国石墨烯市场规模将达560亿元。2020年中国石墨烯行业市场规模将突破千亿元。未来五年(2019-2023)年均复合增长率约为56.39%，预测在2023年中国石墨烯市场规模将突破3000亿元，达到3350亿元左右。2015-2023年中国石墨烯行业市场规模统计情况及预测数据来源：前瞻产业研究院整理具体来看，目前在石墨烯产业中，涉及应用方面的企业最多，占比近四成。其次为研发领域，占比19%。技术服务、制备领域的企业数量各占14%。虽然目前石墨烯企业数量增长快速，涉及的产业链多个方面，但整体的经营规模较小，中小型、初创型企业占比较大，中型、大型企业相对较少，相较于庞大的前景市场仍有很大的发展空间。中国石墨烯企业分布占比统计情况数据来源：前瞻产业研究院整理中国石墨烯行业发展短板分析——面临产业化难题目前，石墨烯虽然已经走出了实验室，但是大规模商业化应用仍然面临着很多制约因素，主要包括技术、市场、成本三大制约瓶颈。首先是技术问题。包括制备、分散、应用和环保等关键技术和装备都尚未突破。虽然目前石墨烯制备技术已经有20多种，但规模化、低成本、高品质和大尺寸的宏量制备技术尚未取得实质性突破，难以满足工业化量产的需求。材料的分散技术，以及与下游工艺、工程化应用相结合的技术等都还制约着产业化进程。其次是市场问题。虽然目前各种应用产品层出不穷、百花齐放，但是缺乏真正的高品质、高附加值和体现石墨烯独特性能的杀手锏级产品，绝大多数是对传统材料进行改性或者努力替代已经成熟的材料，经过改性后的材料性能提升并不明显，或者石墨烯并不是非添加不可，个别甚至在添加之后出现不良后果，难以得到市场认可。一些研究机构或企业号称取得了突破进展，但也只不是做出了样品或实验室产品，根本没有形成商品。目前大多数石墨烯生产企业还主要是给科研机构或下游应用企业提供石墨烯试用品。如果下游应用市场没有激活，石墨烯就很难产业化。最后是成本问题。目前大多数企业尚处于小批量生产的探索阶段，还不能形成稳定的规模化生产能力，没有资金的回笼;且企业前期的研发投入资金量大、周期长，应用市场没有打开，所以不论是材料本身，还是应用产品的成本都很高，这都阻碍了石墨烯进一步走向市场。2、关键技术有待突破经过多年的自主研发，石墨烯的生产技术、工艺装备和产品质量均取得重大突破，但是石墨烯规模化生产技术成熟度依然较低，普遍存在不同批次石墨烯产品质量不稳定、性质差异性大的问题。石墨烯粉体方面，目前商业化的石墨烯产品普遍存在尺寸和层数不均匀、单层石墨烯含量低、比表面积远低于理论值、没有分级、成本高等问题，无法真正体现石墨烯的各种优异性能;结构完整的石墨烯表面不含有任何基团，与其他介质的相互作用较弱，很难分散于溶剂中，更难与其他有机或无机材料均匀地复合。石墨烯薄膜方面，现有产品存在无法避免的因生长过程导致的结构缺陷和因转移过程导致的表面污染，普遍电阻较高，无法应用在本应适合匹配其优异电学性能的领域。在电子信息、生物医药、节能环保等战略高技术领域方面，基本上已经被美、欧、韩、日所垄断。特别是我国石墨烯企业基本上以小微企业和初创企业为主，资金投入匮乏、研发实力薄弱、市场开拓能力不强，在破解石墨烯技术瓶颈、推进石墨烯材料应用、扩大石墨烯产业规模方面力度不足。如果没有良好的技术创新研发和成果转移扩散机制，必将导致长期发展乏力。3、应用市场有待拓展石墨烯从发现至今仅有10多年时间，是一种比较“年轻”的材料。从应用现状来看，石墨烯主要是实现了初步应用，大多数产品属于利用石墨烯与原有材料相结合提升产品性能，技术门槛相对来说比较低，同质化情况比较严重。石墨烯下游应用产品虽然已经初步产业化，但是真正意义上的“杀手级”应用仍然没有诞生。我国石墨烯产业的专利虽然众多，但多数为本土专利申请，国外专利技术布局相对薄弱，极少数能被国外专利引用，且超过四分之三的专利来自于学术机构，企业在石墨烯研发方面的参与度还有待进一步提高，高价值高质量的核心专利不多，技术与市场之间的供需还不匹配，技术研发、转移扩散和首次商业化链条还有待打通。4、标准体系有待完善石墨烯标准体系方面，目前石墨烯及其相关产业日益成为资本市场中炙手可热的概念。但是由于标准体系建立时间短，立项的标准较少，石墨烯材料分类、术语、检测方法等方面的国家标准、以及石墨烯产品的团体标准或行业标准都比较缺乏。致使市场上石墨烯相关产品鱼目混珠，产品质量参差不齐的现象非常严重。很多企业实际根本不具备石墨烯规模化的生产能力，却借助石墨烯概念过度炒作，严重影响了石墨烯产业的良性发展。因此，我国亟待建立石墨烯标准体系，包括石墨烯资源、石墨烯应用、环境保护、加工设备等不同方面的标准体系覆盖，以早日规范和指导石墨烯行业健康持续发展。中国石墨烯行业发展趋势分析——国家及地方利好政策加速产业化进程我国石墨烯的发展得到了国家和各级地方政府的大力扶持，自2012年起我国已经累计出台10多项石墨烯产业相关政策，并且支持力度仍在不断加大。2016年8月，国务院出台的《十三五国家科技创新规划》明确重点发展以石墨烯等为代表的先进碳材料。2017年1月，工信部、发改委、科技部、财政部联合发布了《新材料产业发展指南》，对石墨烯、超导材料等提出了任务要求，提出大力发展石墨烯产业。2017年4月，科技部发布《十三五材料领域科技创新》，明确指出了石墨烯碳材料技术发展领域：单层薄层石墨烯粉体、高品质大面积石墨烯薄膜工业制备技术，柔性电子器件大面积制备技术，石墨烯粉体高效分散、复核与应用技术，高催化活性炭及材料应用技术。深圳、广西、福建、四川、宁波、重庆、黑龙江、常州、无锡、宁波等地方政府均相继出台了针对石墨烯产业的专项政策、发展规划，并明确了未来的产业发展目标，广西省还颁布了全国首个石墨烯系列地方标准以引导产业发展。随着地方政府的积极介入，石墨烯产业已经初步形成政府、科研机构、研发和应用企业协同创新的“官产学研”合作对接机制，良性发展态势有助于石墨烯企业充分享受地方政策、税收优惠以及资金支持，未来产业化发展有望加速。2、性能优良且应用前景广阔石墨烯具有许多先进材料所不及的优良性能。目前世界上纳米材料的坚硬程度均不及石墨烯，其强度为钢材的200倍;石墨烯具有多孔结构，比表面积为2630m2/g，可与活性炭相媲美;石墨烯具有优异的导热性能，其导热率与碳纳米管不相上下;石墨烯还具有优良的导电性，常温下的载流子迁移率能够达到硅的100倍，是目前世界上电阻最小的材料;石墨烯对光线的吸收率仅为2.3%，可以用来制造显示器的屏幕等设备。石墨烯的应用领域十分广泛。传感器领域，石墨烯在传感器领域已经得到广泛的应用。石墨烯高反馈速度、极短的响应时间等特点极大的提升了传感器的各项性能，并能制作出功能不同的传感器。储能和新型显示领域，石墨烯之所以能够作为透明导电的电极材料，是因为其拥有极好的透光性和导电性，其在柔性触摸屏、光板、太阳能电池板等方面得到了较多的应用。半导体材料领域，因为石墨烯有极好导电性，所以石墨烯有望代替硅。其极低的电阻率可以有效降低电路板中的电感现象，增强电子计算机的性能，减少耗电。生物医学领域，石墨烯以及其衍生物在生物医学领域起到了重要的作用。石墨烯具有易于固定蛋白质并保持其活性的特性，可以用来制作生物传感器。石墨烯的批量化制备难题如果能够得到有效解决，其在很多领域都将有更加广阔的应用及发展空间。3、行业进入快速发展期经过近几年的蓬勃发展，石墨烯产业正从导入期步入到成长期阶段，我国石墨烯产业已经从基础材料研发向应用产品开发方向转变，目前国内从事石墨烯应用产品开发的企业众多，从上市公司到初创企业纷纷涉足石墨烯领域;石墨烯制备技术，如氧化还原法和CVD渐成主流，目前石墨烯产品价格具备工业化使用的条件;另外，石墨烯在复合材料等领域的应用已日益成熟，市场增长快速，如手机触摸屏、锂离子电池、超级电容器以及增强塑料、防腐涂料、石墨烯温控材料等复合材料领域;石墨烯属于非标产品，瞄准高端应用市场，需要满足下游客户定制化需求，与客户关系密切，这也增加了市场的壁垒;近几年来，围绕石墨烯标准制定的工作也在紧锣密鼓地进行着，标准的陆续出台亦将对石墨烯产业的快速健康成长发挥有力促进作用。4、产业集群逐步扩大从产业集聚度来看，国内目前的石墨烯公司大多分布在东部沿海一带，尤其是长三角、珠三角、京津冀鲁聚合区。其中，珠三角地区以深圳为核心，有着全国最好的石墨烯应用市场，在能源、新材料、电子信息、可穿戴设备、电动汽车等诸多领域产业集群发达。京津冀石墨烯产业联盟也在积极整合三地资源，加速推进低成本石墨烯及装备技术的产业化进程，形成京津冀战略性新兴产业高地。山东地区的石墨烯产业主要集中在青岛和济宁两地。经过几年的发展，山东省已初步形成从石墨烯原材料、设备到应用领域的产业链雏形。而江苏作为国内较早发展石墨烯的省份，已形成“1+1+4”的产业创新格局，即以江苏省石墨烯产业技术创新战略联盟为产学研合作载体，以江南石墨烯研究院、江苏省产业技术研究院石墨烯材料研究所等为产业创新基地，在常州、无锡、泰州、南京四市形成石墨烯产业集群纵横相连的产业创新布局。浙江省宁波市作为国内最早开展石墨烯研发和产业化的地区之一，已在石墨烯技术创新与产业发展方面具备了显著的先发优势、深厚基础和良好环境，在石墨烯微片和石墨烯薄膜的制备及应用领域均有多项突破，形成全链条发展模式。

石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300 W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000 cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6 Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。基于石墨烯优异的物理和化学特性，随着制造能力逐步提高，制造工艺逐渐成熟，市场价格降低，应用技术发展，石墨烯在电子、通讯和计算机领域将大规模替代传统半导体器件。由石墨烯制造的电子元器件的性能将大大超过硅元器件，外型功耗更小，速度和性能更高，外观和材质更加多样，包括家电、数码产品在内的电子、通讯和计算机都会发生质的变化，比如像纸张一样的触摸显示屏。它引起的变革不亚于电子管到半导体引起的变革。在航空航天、工业控制、以及能源存储与运输等领域也会有十分广泛的应用。石墨烯从现在开始已经成为一个高热度的投资领域，从材料制造、性能开发到末端应用以及与之相关的设备制造、试验仪器和信息交流都会进入一个高速发展期。

石墨烯电池与普通电池相比，不仅充电时间短、待机时间长，而且抗低温性能优异，堪称划时代的创造。速途研究院发布的《2017年新能源电池行业分析报告》中提到，石墨烯电池被誉为一种具有划时代意义的电池，其工作温度范围约在-40~120℃，可以说完全不受天气温度的影响。石墨烯时代，还需等待说了这么多，也许你不禁要问，石墨烯诞生至今十几年了，到底什么时候石墨烯应用才能普及开来？其实在2012年，因石墨烯材料研究而获得诺贝尔奖的康斯坦丁·诺沃肖洛夫和他的同事就曾经在《自然》上发表文章讨论石墨烯的未来。他认为，作为一种材料，石墨烯“前途是光明的、道路是曲折的”，虽然将来它也许能发挥重大作用，但是目前仍需克服批量化生产以及大尺寸制造等难题。另外，考虑到产业更新的巨大成本，让石墨烯电池完全取代现有的锂电池等设备还需谨慎。

1．1微机械剥离法石墨烯最早是通过微机械剥离法制得的。2004年，曼彻斯特大学Geim等[1]用胶带从石墨上剥下少量单层石墨烯片，成为石墨烯的发现者，并引发了新一波碳质材料的研究热潮。该法虽然可以获得质量较好的单层和双层石墨烯，能部分满足实验室的研究需要，但产量和效率过低，高质量的石墨烯的规模制备成为人们追求的目标。1．2氧化石墨还原法近年来，人们不断的探索新方法以提高石墨烯的产量，其中氧化还原法由于其稳定性而被广泛采用。这种方法首先制备氧化石墨∞]，先将石墨粉分散在强氧化性混合酸中，例如浓硝酸和浓硫酸，然后加入高锰酸钾或氯酸钾强等氧化剂得到氧化石墨，再经过超声处理得到氧化石墨烯，最后通过还原得到石墨烯。然而，氧化过程会导致大量的结构缺陷，这些缺陷即使经1100℃退火也不能完全被消除，仍有许多羟基、环氧基、羰基、羧基的残留。缺陷导致的电子结构变化使石墨烯由导体转为半导体，严重影响石墨烯的电学性能，制约了它的应用。但是含氧基团的存在使石墨烯易于分散在溶剂中，且使石墨烯功能化，易于和很多物质反应，使石墨烯氧化物成为制备石墨烯功能复合材料的基础。1．3石 墨层间化合物途径石墨插层复合物是以天然鳞片石墨为原料，通过在层间插入非碳元素的原子、分子、离子甚至原子团使层间距增大，层间作用力减小，形成层间化合物。有人曾在膨胀石墨中加入插入剂，并利用热振动或酸处理使它部分剥离，从而得到石墨片或石墨烯[6-8]。但该法得到的石墨烯大小不一，尺寸难以控制。如果某种溶剂与单层石墨的相互作用超过石墨层与层之间的范德华力，那么即可通过嵌入溶剂将石墨层剥离开。Li等通过热膨胀使石墨层间距增大，再用发烟硫酸插层进一步增大层间距，最后加入四丁基氢氧化铵，经超声、离心得到稳定分散在有机溶剂中的石墨烯[9]。借鉴分散碳纳米管的方法，在极性有机溶剂中超声处理石墨粉也可以得到多层(<5)的石墨烯。Lotya等通过在水一表面活性剂中超声剥离石墨，得到稳定的石墨烯悬浮液[1…。与氧化石墨法相比，石墨插层化合物途径制得的石墨烯结构缺陷少，质量高，但是有机溶剂和表面活性剂难以完全除去，影响石墨烯的电学性能，而且部分有机溶剂价格昂贵。1．4沉积生长法沉积生长法通过化学气相沉积在绝缘表面(例如SiC)或金属表面(例如Ni)生长石墨烯，是制备高质量石墨烯薄膜的重要手段。有研究者通过对Si的热解吸附，实现了在以si终止的单晶6H—SiC的(0001)面上外延生长石墨烯膜或通过真空石墨化在单晶SiC(0001)表面外延生长石墨烯。Hannon等[11]在SiC表面上外延生长了石墨烯膜，但是由于SiC在高温下易发生表面重构，导致表面结构复杂，难以获得大面积、厚度均一的石墨烯膜。Emtsev等[12]在氩气中通过前位石墨化在si终止的SiC(0001)表面制备出了单层石墨烯薄膜，薄膜的厚度和质量都有所提高。近年来，以金属单晶或薄膜为衬底外延生长石墨烯膜的研究取得很大进展。Sutter等[13]在Ru(0001)表面逐层控制地外延生长了大面积的石墨烯膜，制备过程中，首层石墨烯与金属作用强烈，而从第二层起就可以保持石墨烯固有的电子结构和性质。Coraux等[14]利用低压气相沉积法在Ir(111)表面生长了单层石墨烯膜。采用类似的方法，在Cu箔表面也能制备出大面积、高质量石墨烯膜，而且主要为单层石墨烯。而韩国科学家则在多晶Ni薄膜上外延生长了石墨烯膜[1…，他们先在si-sio§衬底上生长出300nm厚的Ni，然后在1000(C的甲烷气氛中加热本回答被网友采纳

石墨烯现在局限于生产的成本和技术，还不能大范围的应用，不过随着技术改进和突破，未来应用前景肯定很好！我也是打算做这方面的研究，或许我们可以探讨

多大本科阶段的医学应该叫做LIFESCIENCE吧，你应该要报这个，不过要求分数很高的，在高中你就参考他们的录取时的要求选择科目学习，比如生物，物理什么的，并且要把分数修高，医科90+是必须的吧？去年多大就莫名的拒了我很多90+的朋友，丧心病狂了。。。医学要学出来是需要很长时间的，你要有充分的耐心。至于多大的踢人率那是相当可观，参考ROTMAN商学院4年能刷掉60%。。至于医科多大应该不是最好的吧？McMaster和McGill好像在医科方面也都非常强。最后祝你成功。

各国纷纷布局石墨烯，抢占产业制高点。石墨烯作为一种新型的二维纳米材料，因其优异的性能在电子信息、新材料、新能源、生物医药、环境保护等诸多领域具有巨大的应用潜能和革命性变革，世界各国和跨国企业纷纷投入巨资加强石墨烯的研发、生产和应用，以期占抢占产业制高点。目前，全球已有80多个国家投入石墨烯的研发、生产。美国、欧盟、日本、韩国等相继发布或资助了一系列相关研究计划和项目。特别是欧盟制定了石墨烯旗舰计划，计划投入10亿欧元。全球石墨烯研发、生产综合实力最强的前三甲是美国、日本、中国。不仅如此，IBM、英特尔、陶氏化学、三星等国际知名跨国企业纷纷将石墨烯及其应用技术作为长期战略发展方向，而且还涌现出了大批专门从事石墨烯研发、生产和应用的机构和企业。正处于概念导入期、产业化突破前期。实验室成果和专利产品要成为商品，一般需要经过5个阶段：实验室研发——实验工厂(小试)——示范生产线(中试)——示范工厂——规模化生产，每个阶段都不可或缺，并且都潜在着风险，不可能一蹴而就，这个过程需要10年、20年、甚至更长时间。比如，硅材料历经了20多年、碳纤维坚持了半个多世纪。从Gartner的技术成熟度曲线来看，石墨烯产业总体上正处于概念导入期、产业化突破前期，正从实验室走向产业化。目前以石墨烯粉末(体)为原料的低端产品，如功能涂料、复合材料、电极材料和结构增强型材料等，虽然部分已初步产业化，但规模小、技术含量不高、附加值较低。而以石墨烯薄膜为原料的高端产品，如微电子材料和显示屏薄膜材料等，或处于实验室阶段，或处于中试阶段，短时间内均难以实现产业化。欧美等发达国家认为，目前石墨烯技术成熟度还在1-4级，尚不适宜大规模产业化。