石墨烯研报

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。

实际上石墨烯本来就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。石墨烯在实验室中是在2004年，当时，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃消洛夫发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。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，就能把石墨片一分为二。不断地这样操作，于是薄片越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。这以后，制备石墨烯的新方法层出不穷，经过5年的发展，人们发现，将石墨烯带入工业化生产的领域已为时不远了。因此，在随后三年内, 安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫在单层和双层石墨烯体系中分别发现了整数量子霍尔效应及常温条件下的量子霍尔效应，他们也因此获得2010年度诺贝尔物理学奖。在发现石墨烯以前，大多数物理学家认为，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体物理学学术界。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。

石墨烯从2004年首次被分离出来，2010年石墨烯发现者获得诺贝尔奖后为大家所熟知，到今天只有短短十几年的时间。毋庸置疑，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的作用越来越显著。行业市场应用一：石墨烯在消费电子等领域应用正在提速在电子领域，电池是非常重要的一部分，毕竟没有电池就无法驱动电子产品，电池就相当于一个人的心脏。因此提升电池性能变得非常重要了，目前的主流锂电池已经称霸电池多年，但是锂电池技术一直没有太大提升，充电速度，电池容量，环境污染，安全性已经严重限制高科技应用。因此石墨烯电池受到企业科研者亲睐，纷纷研究取代锂电池。行业发展趋势一：市场应用将下沉到新能源汽车、光电、消费电子、海洋工程等高端应用领域2018年石墨烯应用产品研发势头较好的方向有：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等领域，在石墨烯产业化进程上，主要集中于家居、消费电子等低端领域，还远远没有达到石墨烯产业发展目标的要求。2015年10月30日，工信部发布《中国制造2025》重点领域技术路线图，提出了我国石墨烯材料未来10年的发展目标，指出未来10年石石墨烯材料重点应用市场为：电动汽车锂电池用石墨烯基电极材料、海洋工程等用石墨烯基防腐蚀涂料、柔性电子用石墨烯薄膜、光/电领域用石墨烯基高性能热界面材料。由此可见，石墨烯的市场应用将下沉到新能源汽车、光电、消费电子、海洋工程等高端应用领域。行业发展趋势二：石墨烯政策仍将继续向产业链中下游集中政策支持层面，从前期集中在石墨烯基础研究、重点开发石墨烯的制备技术已过渡到大多集中在石墨烯产业链中游，以石墨烯功能材料、器件研发为主，重点推动石墨烯产业向下游转移，预计未来一段时间，对石墨烯行业的支持仍将集中在石墨烯中游产业链，以进一步加快石墨烯产业化。如《中国制造2025》中还着重提到，未来十年要整体突破石墨烯的规模制备技术，石墨烯粉体的分散技术，石墨烯基电极材料的复合技术。从石墨烯上市公司的研发走向也可以看出，目前行业内企业研发也大多集中在石墨烯产业链的中游及下游应用领域。——数据参考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》。

英国Geim首先报告的石墨烯

当然是原子力显微镜AFM，看高度图石墨烯单层不到1 nm。应该说AFM是表征石墨烯材料最方便的手段了。当然，AFM表征的时候应注意区分灰尘、盐类和石墨烯分子。当然光学显微镜、扫描电镜SEM也可以用来表征石墨烯。还有高分辨率透射电镜HRTEM可以看到石墨烯的蜂窝状原子图像，可以看到氧化石墨烯还原后的缺陷。现在很多学者编书的质量越来越烂了，不过清华大学学者编的《石墨烯 ——结构、制备方法与性能表征》还说得过去，书中错误是有的，不影响参考，相比有些书编得就是大量罗列文献毫无逻辑规律显摆自己看了多少文献的书好多了。

——原标题：2019年中国石墨烯行业市场现状及发展趋势分析 回归理性发展，应用场景广阔石墨烯行业回归理性发展从近乎热得发烫，到如今一片冷静，石墨烯产业只用了两三年的时间。“资本市场也在热炒石墨烯概念股，在2017年-2018年上半年，石墨烯概念股非常之火，而在各行各业，石墨烯概念炒作不绝于耳。”一位熟悉石墨烯行业的分析人士告诉记者：“各地兴建石墨烯产业园，前几年就连个别县级行政区也要建立石墨烯产业园，甚至会出现如果不做石墨烯，项目都无法成立的状况。”在上述人士看来，这种情况下，石墨烯的发展很有可能重蹈纳米材料的覆辙，在基础研究未跟上节奏的情况下，技术含量较低的产业化进程先行先试，小企业扎堆儿进入行业，当热度最终褪去，行业回归理性，难免会面临无人问津的境遇。7月4日，中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春表示：“目前国内石墨烯存在原始性创新缺乏的问题，尽管专利数量多，但多为从1到N，从0到1的突破仍然匮乏，另外政府科技专项投入不足，缺失长远的战略布局。而由于国内从事石墨烯生产的企业基本为中小企业和初创企业，资金投入较为有限，且缺乏行业示范效应，因此在石墨烯行业头部企业引领和带头作用不足;另一方面国有大型企业也缺乏创新动力，存在‘等待摘桃子’的心理。”利好政策助推石墨烯产业做大做强2015年10月，《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》出台，提出要加大政策扶持、加强融资引导、完善标准规范体系等措施，以期推动石墨烯产业做大做强。在随后的几年间，中国的石墨烯产业园区以及石墨烯基地在各地开花，黑龙江、青岛、江苏、宁波、福建、四川等地纷纷出台石墨烯相关的专项政策，而冠以“石墨烯”之名的民用产品，如石墨烯面膜、石墨烯围巾等不断出现。但在行业快速发展的过程中，从目前的产业应用层面看，石墨烯并未发展成“新材料之王”，而是长期处于“工业味精”的状态，即通过少量的添加增强主体材料的性能，并不能发挥主要的作用。大多数产品属于利用石墨烯与原有材料结合来提升产品性能，技术门槛较低，同质化严重。中国建筑金属结构协会辐射供暖供冷委员会电供暖专家组专家王安生对经济观察报表示：“比如说，我在炒菜的过程中添加了味精，总不能说自己炒了盘味精吧?”经济观察报获悉，目前行业的相关的规范也在制定中。以石墨烯产品的命名为例，中国石墨烯产业技术创新战略联盟去年发布了《含有石墨烯材料的产品命名指南》的团体标准，规定了石墨烯材料相关新产品的命名方法。办法规定产品名称描述应以特征、用途相结合的命名方式，便于消费者辨识。同时，规定产品命名不应有夸大、虚假内容，不应使用“衍生特性或衍生用途”进行命名，如“石墨烯减肥腰带”“石墨烯理疗护具”等。中国石墨烯产业技术创新战略联盟也正在牵头头部企业进行团体标准的制定。中国石墨烯行业发展现状分析相关企业统计数据显示，国内石墨烯的行业集中度较低，基本上仍处于完全竞争的阶段，产业规模尚不及预期。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。排名前十的企业如青岛昊鑫、东旭光电、东莞鸿纳的收入合计为7.44亿，市场占有率仅为12.4%，2015-2018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从专利数量及年度分布角度来看，自2009年的209件起逐年攀升，至2017年达到13371件的峰值，而后回落至2018年的7432件。从区域上看，目前中国石墨烯产业主要分布在六大区域，即东北、京津冀、长三角、珠三角、西部地区以及海西。从数量上来看，根据CGIA Research数据统计，2017年工商注册营业范围涉及石墨烯企业数量为4800余家。其中，实际从事石墨烯制备和应用的企业有900余家，65%为中小企业。其中，长三角地区以2362家的数量占据“半壁江山”，珠三角以829家的数量次之，占总体企业数的20%，随后则是京津冀地区，574家占总体数量的12%。全国各地已有30多家在建或已建的石墨烯研究院或产业基地。王安生认为，上述情况成为目前石墨烯概念的炒作甚嚣尘上的原因之一，且由于目前石墨烯在电采暖行业的应用更为广泛，因此乱象更为明显。“不少地区的政府招标文件明文规定招标石墨烯电热膜、石墨烯电热板，显然没有经过技术论证。”在煤改电进程中，一些地方政府在招标文件上明确写出石墨烯电热膜、电热板，也在一定程度上起到了推波助澜的作用。据了解，一些企业为了参与其中，只好“声称”自己的产品中添加了石墨烯;另一些初创企业对技术路径并不了解，但已经参与了这个行业，不得不继续下去。但实际上，目前低温辐射电热膜的产品标准正在修编过程中，石墨烯电热膜采暖的相关产品标准目前并未纳入其中，还在讨论的过程中。清洁能源替代近几年是很大的增量市场，相关企业在接受记者采访时表示，以采暖行业为切入口，一方面是看中了市场规模;另一方面民用化程度高，替换率高，更方便进行石墨烯产品的市场化推进。相比于石墨烯电容器对于产品的性能稳定检测的时间更长。牛墨科技CEO杨悦仁表示：“根据观察，我们的施工工艺和宣传资料一旦印发就很容易被模仿，一般这些企业的存活时间在半年至一年，大部分是在2017年或者2018年成立，有些企业也会通过变更名称和营业范围的方式作掩饰，甚至有之前做食品设备的企业通过这种方式摇身一变进入石墨烯行业。”一般情况下，通过向上追溯就可以筛除掉一大部分资质欠缺的企业，另外由于无法保障售后，这些企业半年或一年时间就会更换一批，需要换盘经营。此外也可以通过其是否参与过较大的地产项目以及政府项目的合作从侧面考核这些公司的资质。发展回归理性 需求决定上述局面的形成与中国石墨烯产业的发展路径不无关系。据李义春总结，不同于国外以国家投入为主，大企业较多，瞄准高端领域布局的“自上而下”发展模式，国内石墨烯产业的发展主要由市场驱动，更为聚焦传统产业的提升。基础理论的研究主要由科研项目支持，资金投入则以民间为主，地方政府的支持力度较大。这样也决定了国内石墨烯产业的发展缺乏长期的投入周期以及相应的稳定性。新奥石墨烯技术有限公司总经理李金来对经济观察报表示：“第一个阶段是谁制备出了石墨烯就了不起，但现在更需要注意的是做出来之后，怎么去使用。”据了解，新奥目前从产业化应用的角度出发，正从具有有巨大市场规模的传统产业去找突破口。如煤矿管道、电子载带、地暖管等在国内具有转型升级的痛点，其规模对于民营企业而言也十分可观。从较为通俗的角度来看，有人认为将金刚石“压扁”就是石墨烯，不过从其标准定义来看，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单原子厚度薄膜。但在石墨烯的应用层面，鲜有人用石墨烯的学术理论来进行应用，基本上将其统称为“石墨烯产品”。这就意味着在应用层面已经认识到了石墨烯的缺陷以及范围，基于此才能进行更为准确的定义。据国家标准化管理委员会的规定，石墨烯按层数可分为单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯，石墨烯的性能随着层数的叠加而逐步递减，一般超出10层之后几乎丧失了性能优势。李金来告诉记者：“石墨烯材料的制备还是根据应用决定，比如说我们要做1-2层的，是为了做导电用，5层左右是为了导热用。那么从公司来讲，我们想还是要尽量低成本制备。”7月4日，北京石墨烯技术研究院院长王旭东表示：“需要明确的是，石墨烯产品要区别石墨烯的科学定义，并应与石墨烯的应用相结合，要存在一一对应的关系，才能确保产品更好地应用。到目前国内外从应用角度而言，只将石墨烯的性能发挥到了5%-10%，如果能发挥至50%，将带来更大的进步，现阶段石墨烯是在复合化时代最为主流的技术，主要以石墨烯粉体为主，能够跟很多材料相结合，因此石墨烯成为了平台性技术，即为一般供应技术，技术突破后即可在平台上根据应用场景生成不同的应用。”石墨烯产业的发展正在回归理性。据了解，现阶段石墨烯产品的应用场景主要聚焦在航空、航天、能源、交通以及海洋工程等方面，以石墨烯铝合金电缆为例，石墨烯铝导线可以降低输电损耗5%以上，该项成果已经通过工信部组织的成果鉴定。业内分析认为，未来在高端应用方面，随着石墨烯薄膜器件技术成熟，石墨烯多晶薄膜将被应用于电子信息与生物医药领域，更进一步地，石墨烯单晶薄膜则将用于高性能计算以及人工智能领域。

国内石墨烯研究生导师1、中国科技大学工程科学学院近代力学吴恒安，中国科学技术大学工程科学学院近代力学系，教授，博士生导师，工程科学学院副院长，中国科学院材料力学行为和设计重点实验室主任。吴恒安教授在出国研修期间，与英国曼彻斯特大学安德烈·海姆（2010年诺贝尔物理学奖得主）教授课题组合作，发表了重要研究成果。他们利用氧化石墨烯制作出一种新型隔气透水材料。这种材料的神奇之处在于，绝大多数液体和气体都无法通过它，但水蒸气可以畅通无阻。该研究成果刊登在2012年1月27日出版的《Science》杂志上，引起很大反响，受到BBC、Science Daily等媒体争相报道。2、南开大学化学学院南开大学新能源材料化学研究所所长、分子科学计算中心主任、材料化学系副系主任。主要研究兴趣是通过实验与高性能计算相结合设计纳米结构新能源材料及能源存储体系。在Prog. Mater. Sci., J. Am. Chem. Soc., Nano Lett., ACS Nano, Adv. Funct. Mater.和Nano Energy等杂志上发表SCI摘录论文160多篇。南开大学化学学院周震教授课题组发现一种可呼吸二氧化碳电池。这种电池以石墨烯用作锂二氧化碳电池的空气电极，以金属锂作负极，吸收空气中的二氧化碳释放能量。3、中国科学院山西煤炭化学研究所陈成猛，副研究员，中科院山西煤化所709课题组长、中科院青促会会员、中国颗粒学会青年理事、中国石墨烯产业联盟理事、标准委员会成员、中电标超级电容器工作组标准委员会会员。研究领域为：石墨烯化学法规模化制备、石墨烯基导电炭膜及其三维组装体、石墨烯掺杂与复合衍生物，及上述材料在储能、导热领域的应用探索。创立炭美石墨烯品牌，2013年在太原建成300公斤/年石墨烯中试示范线。4、石墨烯作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，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。

　　方大炭素(600516)、乐通股份(002319)、南风化工(000737)、博云新材(002297)、金路集团(000510)、力合股份(000532)、华丽家族(600503)、豫金刚石(300064)、黄河旋风(600172)　　1、方大炭素是亚洲最大的炭素制品生产供应基地。公司炭素制品综合生产能力达到26万吨，其中石墨电极和炭素新材料23万吨，炭砖3万吨。方大炭素按照各子公司设备和技术水平，优势互补，规范生产，分工协作，可生产国内外客户所需的各品种、规格的石墨电极和炭素制品。　　2、乐通公司是经广东省珠海市工商行政管理局出具的珠核变通内字[2007]第0700240947号文件批准，由珠海市乐通化工制造有限公司依照《中华人民共和国公司法》整体变更设立的股份有限公司，于2007年9月4日完成工商变更登记，并领取注册号为440400000015734的《企业法人营业执照》，注册资本7,500万元。　　3、南风化工集团股份有限公司，是一个跨全国十个省（市）区、跨行业的特大型企业集团。公司1996年4月组建，1997年在深交所发行A股，成为国有控股上市公司。公司现有5个分公司、19个子公司，总资产35亿元，销售收入32亿元，是国家重点扶持的520家企业之一。

针对原料和用途的不同，相应的有几种不同方法。通常来讲有气相沉积法，氧化还原法，插层法。1 气象沉积法主要是含碳气体（甲烷、依稀），在一定的温度和压力条件下，碳原子在生长基上附着，形成单层碳结构物质并逐渐生长。优点：所得石墨烯结构好，尺寸不受原料的限制。缺点：制备过程复杂，生产效率低。2 氧化还原法是利用氧化剂将石墨逐层氧化，利用超声等方式将已氧化的层剥离。之后，利用还原剂将氧化石墨层还原，即得到石墨烯。优点：成本低廉，生产效率较高。缺点：制得石墨烯的尺寸由原料决定，所用氧化剂和还原剂有污染环境的可能。3 插层法是将插层物质填充到石墨的层间隙中，比以此克服层间范德华力，使得各层分散开，从而得到石墨烯。该方法仍处于研发阶段。扩展资料：石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。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，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法，薄膜生产方法为化学气相沉积法（CVD）。 2018年3月31日，中国首条全自动量产石墨烯有机太阳能光电子器件生产线在山东菏泽启动，该项目主要生产可在弱光下发电的石墨烯有机太阳能电池（下称石墨烯OPV），破解了应用局限、对角度敏感、不易造型这三大太阳能发电难题。1 单层石墨烯单层石墨烯（Graphene）：指由一层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料。2 双层石墨烯双层石墨烯（Bilayer or double-layer graphene）：指由两层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括AB堆垛，AA堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。3 少层石墨烯少层石墨烯（Few-layer）：指由3-10层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括ABC堆垛，ABA堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。 4 多层石墨烯多层石墨烯又叫厚层石墨烯（multi-layer graphene）：指厚度在10层以上10nm以下苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括ABC堆垛，ABA堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。碳元素碳是一种很常见的元素，它以多种形式广泛存在于大气和地壳之中。碳单质很早就被人认识和利用，碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。碳能在化学上自我结合而形成大量化合物，在生物上和商业上是重要的分子。生物体内大多数分子都含有碳元素。存在形式碳的存在形式是多种多样的，有晶态单质碳如金刚石、石墨；有无定形碳如煤；有复杂的有机化合物如动植物等；碳酸盐如大理石等。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同，各有各的外观、密度、熔点等。参考资料：百度百科-石墨烯