石墨烯技术的最新成果（国内石墨烯技术已占先机）

随着社会的不断进步，科技的发展对新材料技术研究也产生了依赖，因为，一种新材料的出现及应用，会带来现代科学技术的巨大变革。比如，石墨烯就是被誉为未来革命性新材料，目前中国石墨烯技术已占先机领跑世界，国外各地也在争相研发它。

也许还有人不了解这些技术的研究，它究竟是什么，有什么研究意义值得全球争相研发？中国的石墨烯技术有多厉害？现阶段的研究我们该如何看待？

石墨烯又称为单层石墨，是一种二维碳材料，由单层碳原子经电子轨道杂化后形成的蜂巢状二维晶体。它也是碳纳米管、富勒烯的同素异形体，具有优异的光学、电学、力学特性，属于优异的碳纳米材料。

石墨烯本身就存在于自然中，由于难以剥离出单层结构，且厚度仅为0.335nm，所以很难被发现。2004年，英国物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，从石墨中剥离而发现了石墨烯，因此获诺贝尔奖。

先来看看全球各国的研究投入

自从2004年，英国两位物理学家发现了石墨烯后，就刮起了石墨烯的研究之风，便很快吹遍全球。截至目前，全球已有80多个国家投入石墨烯的研发，特别是中国、美国、欧盟和日本，相继投入了数十亿美元，用于石墨烯材料的开发研究。

欧盟于2013年提出投资10亿欧元的石墨烯旗舰计划，制定了全面详细的十年发展规划，2021年预计投入941亿欧元，推出“地平线欧洲”计划。美国NSF合计投资了10亿美元以上，资助石墨烯技术项目达1000个以上。日本也累计投资了10亿日元，用于研究石墨烯相关项目。中国国家自然科学基金累计投入12亿，资助石墨烯相关项目达2000余个，涵盖400多家单位。

为何石墨烯会引起全球的重视？

这是因为石墨烯，目前是最好的新材料，是已知世界上最薄、最硬的材料，被誉为“黑金”，更有科学家称之为“新材料之王”。

它具有这些优势

1、石墨烯的厚度只有0.335nm，相当于头发丝的20万分之一，1平方米重量仅 0.77 毫克，但强度却是钢的200倍。它是已知材料中，是最轻便、强度最高的新材料，且其防护作用远远地超过了世界上最先进的防护装备Kevlar。

2、石墨烯具备优良光学性能，它只吸收2.3%的光，几乎是完全透明的，是零距离的半导体。因此，他是一种透明、良好的导体，很适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。

3、石墨烯有极佳的热传导和导电性能，其导热系数高达5300 W/m·K，常温下其电子迁移率超过15000 cm2/V·s，且电阻率比铜或银更低，约只有10-6 Ω·cm。由于它电子迁移的速度极快、电阻率小，因此可被用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管，是未来半导体材料的希望，IEEE也已确定2nm新材料是石墨烯。

总结下来，石墨烯在已知的材料中，是最轻便、强度最高的材料，也具备优良导电、光学及极佳的热传导性能。因此，它可以应用的范围广泛，适合半导体、新能源电池、显示屏、感光元、复合材料等行业，在航空航天、工业控制、以及能源存储与运输等领域也可以广泛应用。

正因为石墨烯涵盖了很多尖端高科技领域的应用，所以，全球各地都在争相研究石墨烯的开发，谁拥有了核心技术谁就可以占据优势。

石墨烯技术研究的源头，来自英国曼彻斯特大学，中国研究该技术虽然比欧美迟一点点，但是目前占据世界领先地位。中国的石墨烯技术，从原材料到核心技术，都已经占着先机。

1、石墨烯原材料产出量第一

石墨烯的原材料是石墨，而石墨最大产出国是中国，其市场牢牢控制在我国手中。例如，2020年，中国石墨产量为65万吨，占全球石墨总产量的62％，差不多与前两年的产量持平。

2、中国石墨烯技术专利稳居世界第一

据统计，目前专利申请量占全球石墨烯专利总申请量的68%，而排名第二的美国，其石墨烯专利申请量占全球12%，与我国差距较大。排名第三和第四的是日本和韩国，但这两国的专利申请量占比太少，也就没有什么可比性。

3、国内技术一直在领跑

2013年，中科院重庆研究院利用化学气相沉积法，成功制造出了国内首片15英寸的单层石墨烯；

中科院成功地将石墨烯透明电极应用于电阻触摸屏上，于2015年在重庆上市了全球首批量产石墨烯手机，于2016年在重庆高交会上，亮相了全球首款石墨烯柔性屏手机。

“2017世界石墨烯创新大会”是在中国常州开幕的，意味着中国石墨烯技术已经开始走在世界前列。

2018年，国内使用石墨烯制造出一种特殊的涂层，使用这种涂层后航空发动机叶片的寿命增加了3倍之多。

2019年，中国首创贝壳结构石墨烯技术在上海宝山新材料创意园中诞生，借鉴贝壳的叠层结构，通过微纳叠层粉末冶金技术，研发出世界先进的烯碳铝合金材料。这项技术不仅轰动了世界，更重要的是，烯碳铝合金已经投入量产。

2020年，中科院所研制出全球首个8英寸石墨烯晶圆，再次证明了中国石墨烯技术领先地位。

这就是中国石墨烯技术，一直都是在世界范围内领跑，始终走在国际前沿。

虽然，我国的石墨烯技术已经处于领先地位，全球也在争抢着研发这个技术。但是，这项技术还处于初始阶段，作为消费者还需理性看待别被骗。

早在2021年1月16日，中科院欧阳高明院士就公开表示：“如果有人说新能源车能够跑1000公里，充电只要几分钟，还能够保证安全性，就以目前的技术来讲，根本不存在这样的可能，那么他一定是一个骗子。”

这是什么情况呢？为何中科院院士会说这样的话呢？其实不难理解，因为目前能够实现快速充电、长远续航的电池技术，莫过于使用了石墨烯这种新材料，才可以实现。但是，石墨烯技术在全球范围来看都属于起步阶段，石墨烯的制造技术还没有想象得那么成熟。

国内外的石墨烯技术研究成果很多，批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破，石墨烯的产业化应用步伐正在加快。但是，要到商业化应用阶段，还需要时间，未来5-10年内有望先实现商业化应用的领域可能会是移动设备、航空航天、新能源电池领域。

主要是因为石墨烯制造难度大

​难度一，石墨烯作为一种新材料，其产业是一个典型的“技术＋资本密集型行业”。因此，技术研究之后转化成应用成果，还需要大量的资本投入，以供技术研发和市场拓展。

难度二，产量和尺寸是石墨烯生产的最大难题，以目前的石墨烯的制造技术，量产单层石墨烯还有难度。目前市场上大多数石墨烯，其实是复合型的多层石墨烯，这种材料无法发挥出单层石墨烯的优秀性能。所以说，石墨烯技术虽然在逐一的突破，但是石墨烯的制备难度还有点大，还需要有一段时间沉淀。如果说，大家遇到有商家卖着“石墨烯”高科技产品，就要注意了，很大可能是非石墨烯技术，又或者掺入少量含有石墨烯的复合材料。

当然，石墨烯是未来的革命性材料，值得我们去等待。而且，国内已经抢占了先机，希望会一直保持着领先的优势。

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