石墨烯技术产业发展现状与趋势.doc

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1、石墨烯技术产业发展现状与趋势摘要：2013年1月，石墨烯入选欧盟两项“未來和新兴技术旗舰项目”之一（另一项为“人类大脑工程”），欧盟委员会计划在未来I•年投入10亿欧元开展石墨烯应用技术研发-与产业化,再一次激起了各界对这一革命性材料的关注。关键字：石墨烯;态势;趋势;技术转移;石墨烯;态势;趙势;技术转移；石墨烯；技术转化；产业化石墨烯（Graphene）又称单层墨，是一种新型的二维纳米材料，也是目前发现的硬度最高、韧性最强的纳米材料。因其特殊纳米结构和优异的物理化学性能，石墨烯在电子学、光学、磁学、生物医学、催化、储能和传感器等领域应用前景广阔，

2、被公认为21世纪的“未来材料”和“革命性材料”。英国两位科学家因发现从石墨屮冇效分离石墨烯的方法而获得2010年诺贝尔奖，引起了科学界和产业界的高度关注，石墨烯相关专利开始呈现爆发式增长（2010年353件，2012年达1829件）。世界各国纷纷将石墨烯及其应用技术研发作为长期战略予以重点关注，美国、欧盟各国和日本等国家相继开展了大量石墨烯研发计划和项th总体看来，石墨烯技术开始进入快速成长期，并迅速向技术成熟期跨越。全球石墨烯技术研发布局竞争H趋激烈，各国的技术优势正在逐步形成，但总体竞争格局还未完全形成。具体发展态势如下：态势一：制备与改性的突破

3、为产业化提供了技术支撑一方面，石墨烯制备技术取得突破。石墨烯制备技术与设备是石墨烯生产的基础。一直以來,石墨烯大规模制备技术是阻碍其产业化的最重要因素。近来，石墨烯制备技术取得了若干突破,目前已形成自上而下（Top-Down）和自下而上（Bottom-Up）两种途径，开发出了从简易低成本制造到大面积量产工艺的多种方法，包括：机械剥离、氧化还原法、化学气象沉积（CVD）、外延生长、有机合成、液相剥离等。这些方法各有优缺点，需要根据不同的需求进行选择（表1）。其中，氧化还原法因成本低且易实现，有望成为最具发展前景的制备方法之一。同时，各种方法的改进研究也

4、在不断进行。日本产业技术综合研究所已开发出将cvd法的处理温度山iooor降至300°C〜400°C的技术，并试制出A4纸大小的触摸而板；富士通开发出在基板上直接形成右墨烯的CVD法。口本东北大学开发出在硅基板上形成SiC薄膜后采用SiC热分解法在Si基板上形成石墨烯膜的技术，并已制作出两极性CMOS逆变器等。多种石慶鴛制备技术比较钊奋技术主9R9n点机播刹嵩早的石星爆分篦方法・总过反厦在石星上枯貼并牌下帖合胶带来制奋石摄懾可5?谒嘉品质石晏烯片・成本低、持作・联点蹇片的大小及區數暹以控制、不适合更产・主烫用于石3E爆物理性质和25件昭究的制鬥剧奋氧

5、化还療送利用握子嗾形臥石旻层间化合物・盪氧化制进行氧化还療方法**・*度较低・但魅以充分还原・与电性和透明性无法保证・主農用于大面叔透明与电H相济布工艺的TFTtJ作外来生长利用吐的高坯汽圧，在离爲和昭离■空杀件子獰发，制余的该原子通刃结构■構左孤衰面形底石愆彷石较离・裁点蹇制总杀件商刻，较鬲的■空展・雳本较鬲・效誓较低化学气侣沉稅以涸疮、tin萼平面型金睛为生长整，利用甲烷等含齋化合物作确溥，邑过整住整休*面的离*分解条生长石星煤工艺譎单•所得石整爲®■离，可实狽大面积生长・且较弱鑛莎封各种质休上•但咸本高・不适合■产，目幫广汪用于仞栄电子2S件和

6、虚明与电蒲證硏丸自下而上组飛合咸石星烯・用具科傭诡结构的小分子经廉确控制的化学反由•溥封具•明确结构的石豪魅及興宏艮体。目"以多开芳婭靠氢化合物为甫躯休可实現石整烯左分子尺度的箔构誓控，可加工性强，但所得石向尺寸较小、产案较低。目出石整殊帝、纳米石垦烯片、宏視石显烯及其行生的富礦材貝谆另一方面，改性石墨烯技术研发持续升温。石墨烯品体具有确定的原了和电了结构，对石墨烯进行改性可以冇效调变其结构和性能，并实现更为多样的功能和丰富的应用。石墨烯可以通过化学修饰、掺杂、表面官能化和生成衍生物等进行改性，其衍生物在微电子、复合材料、催化、储氢等领域有着重要的应

7、用。目前，石墨烯氧化物、氮化物和氮化物等方面的研发与应用受到重视。一是石墨烯经氧化后生成石墨烯氧化物，可和聚合物等其他材料相混合并形成复合材料，在有机薄膜太阳能电池和有机品体管元件的电极方面有重要应用。同时也是大规模制备冇墨烯材料的冇效途径，受到富士电机和索尼等企业的重视。二是石墨烯与氢键结合形成石墨烯氢化物。冇研究表明，石墨烷（石墨烯的两维碳氢化合物）在储轼方面具有广泛应用前景。三是石墨烯品格屮引入氮原子变成氮掺杂石墨烯或氮化碳，可实现带隙、载流子浓度、载流子极性等可调，在微电子器件有较好的应用，另外还有一些特殊性质和应用有待探索。态势二：四大领域

8、成为应用研发的热点屮科院近期发布的一份报告指出，石墨烯的研究和产业化发展持续升温。从石墨烯专利领域分布来看，