【中國化工機(jī)械設(shè)備網(wǎng) 市場分析】石墨烯被譽(yù)為“21世紀(jì)神奇材料”，它以其神奇特性承載著人們的無數(shù)想象。石墨烯的發(fā)現(xiàn)者可能未曾預(yù)料到它的研發(fā)會(huì)有如此迅猛的突破，而世界主要國家均高度重視發(fā)展石墨烯相關(guān)產(chǎn)業(yè)，期待它帶來巨大的市場價(jià)值。

　　
　　撕出的新世界
　　
　　2004年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫通過簡單的“機(jī)械剝離法”，利用“膠帶”從石墨表面“撕”出單層的石墨——石墨烯。2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了這兩位物理學(xué)家，以表彰他們對石墨烯的研究。
　　
　　石墨烯是單原子層的二維晶體材料，也是結(jié)構(gòu)為簡單的碳材料。常見的石墨材料可以看作由石墨烯層層堆疊而成，因此石墨烯也被視作“單層石墨”。被譽(yù)為“21世紀(jì)神奇材料”的石墨烯是目前已知的世上薄、堅(jiān)硬、室溫下導(dǎo)電性好而且擁有強(qiáng)大靈活性的納米材料：它可以薄到只有一個(gè)碳原子的厚度，1毫米厚的石墨薄片中能剝離出300萬層石墨烯;它很硬，其強(qiáng)度比鋼還要高200倍;在室溫下，電阻率低的物質(zhì)是銀，而石墨烯的電阻率比銀還小;它透明而不透氣……種種特性使石墨烯未來在觸摸屏、傳感器、蓄電池等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用充滿想象。
　　
　　科學(xué)家預(yù)計(jì)，未來5到10年里，石墨烯研究會(huì)有很大發(fā)展，石墨烯觸摸屏將在三五年內(nèi)上市，石墨烯電子紙樣品2015年可以研發(fā)成功，超薄超輕型飛機(jī)、超薄可折疊手機(jī)、高強(qiáng)度航空材料，甚至更富想象力的太空電梯等未來設(shè)備將在相關(guān)領(lǐng)域引發(fā)革命性突破，并帶動(dòng)價(jià)值數(shù)萬億美元的新興產(chǎn)業(yè)鏈。
　　
　　目前，石墨烯原材料石墨的市場售價(jià)約為3000元/噸，而提煉成石墨烯后，石墨烯的市場售價(jià)高達(dá)100萬元/噸。隨著批量化生產(chǎn)和大尺寸難題逐步突破，石墨烯的產(chǎn)業(yè)化步伐正在加快，國內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)的科研投入力度也在上升，市場關(guān)注度隨之升溫。
　　
　　發(fā)展迅速，基礎(chǔ)與應(yīng)用研究并行
　　
　　中國是目前石墨烯研究和應(yīng)用開發(fā)為活躍的國家之一。數(shù)據(jù)顯示，在所有國家中，中國申請的石墨烯數(shù)量多，已超過2200項(xiàng)，占*的1/3。2013年*發(fā)布的《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中的前沿新材料中就包含石墨烯。國家自然科學(xué)基金委資助了大量有關(guān)石墨烯的基礎(chǔ)研究項(xiàng)目，國家科技重大專項(xiàng)、國家973計(jì)劃也部署了一批重大項(xiàng)目。各級政府對石墨烯表現(xiàn)出*的興趣，已經(jīng)初步形成了政府、科研機(jī)構(gòu)、研發(fā)和應(yīng)用企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新的官產(chǎn)學(xué)研合作對接機(jī)制。2011年10月，江蘇常州成立了江南石墨烯研究院，為國內(nèi)基于石墨烯材料及應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化基地。
　　
　　中國目前已經(jīng)走在了石墨烯產(chǎn)業(yè)化的前列，涌現(xiàn)出了一大批石墨烯相關(guān)企業(yè)，產(chǎn)業(yè)方向集中在石墨烯的制備以及儲(chǔ)能、觸摸屏和涂層等幾個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域?？茖W(xué)家也已經(jīng)開發(fā)了一系列石墨烯基儲(chǔ)能材料，如石墨烯基高密度多孔碳材料，為促進(jìn)石墨烯的實(shí)際應(yīng)用鋪平了道路。2013年7月，中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟在北京成立。聯(lián)盟的成立有助于整合協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)資源，建立上下游、產(chǎn)學(xué)研信息、知識產(chǎn)權(quán)等資源共享機(jī)制，提升石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈的整體創(chuàng)新水平和競爭力。
　　
　　五邊形石墨烯新結(jié)構(gòu)被發(fā)現(xiàn)
　　
　　中、美、日三國科學(xué)家近日發(fā)現(xiàn)一種碳的新結(jié)構(gòu)——五邊形石墨烯。這種以碳五元環(huán)為結(jié)構(gòu)基元構(gòu)成的二維結(jié)構(gòu)可望成為一種全新的碳材料，一旦制備出來，某些方面性能可能會(huì)超越導(dǎo)體石墨烯，在電子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)和納米技術(shù)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)引起了科學(xué)界的高度關(guān)注。
　　
　　北京大學(xué)應(yīng)用物理與技術(shù)研究中心王前教授、中科院上海技術(shù)物理研究所陳效雙研究員及其美、日合作者通過計(jì)算模擬研究發(fā)現(xiàn)，只用碳五元環(huán)也可以構(gòu)成準(zhǔn)二維的亞穩(wěn)碳結(jié)構(gòu)，其投影類似于一種名為“開羅五邊形瓷磚”的裝飾圖案，他們將這一新的二維結(jié)構(gòu)命名為五邊形石墨烯。
　　
　　此前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的碳材料大多是以碳六元環(huán)作為主要結(jié)構(gòu)基元而構(gòu)成，有的時(shí)候與五邊形相互聯(lián)結(jié)，后者通常被認(rèn)為是拓?fù)淙毕荩瑑H以碳五元環(huán)為結(jié)構(gòu)基元而構(gòu)成的碳材料一直沒有發(fā)現(xiàn)，而新材料完全是二維五邊形碳同素異形體。這一發(fā)現(xiàn)豐富了人們對碳結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。目前，這一新型的碳同素異形體五邊形石墨烯已被“維基百科”收錄。
　　
　　分子動(dòng)力學(xué)模擬提示，五邊石墨烯能耐727℃高溫，且具有可與石墨烯媲美的超高力學(xué)強(qiáng)度。同時(shí)，五邊形石墨烯還具有一個(gè)大的內(nèi)秉帶隙，這一特性可使基于五邊形石墨烯的半導(dǎo)體容易打開和關(guān)斷，而不需要像石墨烯那樣通過化學(xué)或物理的修飾來打開帶隙，這也是石墨烯在電子器件應(yīng)用受阻的阻礙之一。此外，這種五邊形石墨烯不僅可以卷成以五元碳環(huán)為結(jié)構(gòu)基元的半導(dǎo)體碳納米管，還可堆疊成穩(wěn)定的三維碳塊體結(jié)構(gòu)，且這種三維碳材料具有比碳T12相更大的帶隙和較大的體彈性模量。
　　
　　石墨烯國標(biāo)擬出臺
　　
　　2015年1月30日，國家薄層石墨材料標(biāo)準(zhǔn)工作組成立大會(huì)暨次工作會(huì)議在江蘇常州召開。國標(biāo)委正式批準(zhǔn)在常州成立全國鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)炭素材料分技術(shù)委員會(huì)薄層石墨材料工作組，江南石墨烯研究院為工作組承擔(dān)（秘書處）單位，工作組由27名委員組成。
　　
　　“江南石墨烯研究院從2011年成立以來，致力于石墨烯的研究，目前我們一共孵化了26個(gè)企業(yè)。”江南石墨烯研究院研究員李金龍對筆者說，“在石墨烯研究領(lǐng)域，常州處于全國地位，國家薄層石墨材料標(biāo)準(zhǔn)工作組落戶常州是非常正確的選擇。”
　　
　　“目前，石墨烯行業(yè)尚沒有國家標(biāo)準(zhǔn)，但我們在‘方法標(biāo)準(zhǔn)’上已經(jīng)研究出三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，取得突破。”李金龍說，研制國家標(biāo)準(zhǔn)，并不是為了限制各個(gè)企業(yè)的發(fā)展，相反是要通過統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范行業(yè)，從而促進(jìn)各個(gè)行業(yè)的發(fā)展。
　　
　　國家科技重大專項(xiàng)、國家973計(jì)劃圍繞“石墨烯宏量可控制備”、“石墨烯基電路制造設(shè)備、工藝和材料創(chuàng)新”等方向部署了一些重大項(xiàng)目，取得了一批創(chuàng)新成果。
　　
　　在大力推動(dòng)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，重慶、青島、上海等地政府提供土地建設(shè)石墨烯產(chǎn)業(yè)園。還有地方政府直接以資金補(bǔ)貼方式提供支持，例如江蘇武進(jìn)市政府每年提供6000萬元，3年不低于2億元的碳產(chǎn)業(yè)投資基金。