石墨烯：新材料領(lǐng)域的新星

石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。2004年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功從石墨中分離出石墨烯，兩人也因此共同獲得了2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。石墨烯具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性、阻燃性、無毒、超薄、超輕、超高強(qiáng)度等特性，作為新材料領(lǐng)域的新星，其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊。

石墨烯的主要應(yīng)用領(lǐng)域

新能源領(lǐng)域。石墨烯獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的導(dǎo)電性及較大的比表面積，使其適合作為能量存儲與轉(zhuǎn)換的電極材料，用于生產(chǎn)鋰離子電池、超級電容器及太陽能電池等。石墨烯鋰離子電池較普通鋰離子電池的容量提升了2倍，且高能量密度維持時(shí)間更長；未來石墨烯在太陽能電池中的應(yīng)用將使生產(chǎn)高效率、低成本的薄膜太陽能電池成為可能。

光電器件領(lǐng)域。石墨烯的高透光性、強(qiáng)韌性，使其成為替代ITO（氧化銦錫）作為新型透明導(dǎo)電膜的理想材料，可以制作柔性材料，用于觸摸屏、柔性LCD面板，可穿戴設(shè)備等。同時(shí)，石墨烯獨(dú)特的電子效應(yīng)，在高靈敏度檢測領(lǐng)域有明顯優(yōu)勢，可應(yīng)用于氣體傳感器、生物傳感器、力學(xué)傳感器等不同類型傳感器。

生物醫(yī)療領(lǐng)域。石墨烯在基因測序、藥物載體、生物器件等方面擁有巨大開發(fā)潛力。石墨烯具有優(yōu)異的生物相容性、很高的載流子遷移率及熱導(dǎo)率，可極大提升生物器件的各種性能；石墨烯的單原子層結(jié)構(gòu)和超大比表面積，使其適用于藥物載體；石墨烯獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，也使其可用于基因測序。

環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。石墨烯活性面積大、強(qiáng)度高、導(dǎo)電性強(qiáng)，未來將會在大氣污染的治理與防治、重金屬污染治理、水污染處理、節(jié)能環(huán)保以及海水淡化等領(lǐng)域發(fā)揮作用。石墨烯可作為催化劑，催化污染物的轉(zhuǎn)化，也可以作為重復(fù)使用的吸附劑，對污染物進(jìn)行吸收。此外，石墨烯的熱電轉(zhuǎn)化效率極高，在熱工裝備及余熱利用中具有廣泛的應(yīng)用。

復(fù)合材料領(lǐng)域?；谑﹥?yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱及力學(xué)特性，石墨烯被視為導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電塑料等功能高分子復(fù)合材料的理想填料，同時(shí)還可顯著改善復(fù)合材料的機(jī)械性能，滿足多樣化的應(yīng)用需求。石墨烯也可用于功能涂料，可增強(qiáng)涂層的防腐和耐磨性能，在防腐、散熱等領(lǐng)域，尤其在防腐領(lǐng)域有著巨大應(yīng)用前景。

我國石墨烯產(chǎn)業(yè)化前瞻

2015年11月30日，工信部、發(fā)改委、科技部聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》指出，石墨烯是在光、電、熱、力等方面具有優(yōu)異性能，極具應(yīng)用潛力、可廣泛服務(wù)于經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的新材料。發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)，對帶動相關(guān)下游產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步，提升創(chuàng)新能力，加快轉(zhuǎn)型升級，激活潛在消費(fèi)等，都有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

我國石墨烯材料及應(yīng)用經(jīng)過自主系統(tǒng)研發(fā)，正處于從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵時(shí)期，在能源裝備、交通運(yùn)輸、航空航天、海工裝備等產(chǎn)品上已呈現(xiàn)良好應(yīng)用前景。但是，受到石墨烯材料生產(chǎn)技術(shù)成熟度不高、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用路徑長等因素制約， 我國石墨烯材料批量化生產(chǎn)和應(yīng)用尚未完全實(shí)現(xiàn)，還存在技術(shù)轉(zhuǎn)化能力弱、工裝控制精度低、質(zhì)量性能波動大、生產(chǎn)成本比較高、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)滯后、商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域窄等問題。

因此，在我國新材料、高端裝備快速發(fā)展，制造業(yè)由大變強(qiáng)的進(jìn)程中， 亟待以石墨烯市場開發(fā)遇到的突出問題和商業(yè)應(yīng)用問題為導(dǎo)向，以終端產(chǎn)品需求為牽引，構(gòu)建完善產(chǎn)業(yè)鏈，圍繞產(chǎn)業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈、集聚創(chuàng)新要素，強(qiáng)化上下游協(xié)同創(chuàng)新，著力提升石墨烯材料及其應(yīng)用產(chǎn)品的綜合性能，推進(jìn)石墨烯首批次產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，加快培育和壯大石墨烯產(chǎn)業(yè)。

（本文素材由江蘇常州西太湖科技產(chǎn)業(yè)園管委會先進(jìn)碳材料產(chǎn)業(yè)管理辦公室提供）