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作为新一代材料，石墨烯自从2004年面世以来就备受关注，不断地在投资领域和股市掀起热潮。本文就石墨烯的研究热点、全球石墨烯市场现状以及目前石墨烯最新进展主要体现在七大方向展开叙述。

一、石墨烯的基本特性

石墨烯是一种单原子层的碳纳米管，由sp2-SiC晶格构成。它具有高比表面积和大孔容，是目前已知最坚硬、韧性最好的材料之一。石墨烯具有许多优异特性：

(1).密度低:1mm3/g,是现有有机物中最小的化合物;

(2).电阻率低:<10–7Ω·cm,是所有导电体材料之首;

(3).抗拉强度达1000MPa以上；

(4).导热性能良好：高达5600K左右;5.柔韧性好：可长期抵抗拉伸和压缩。

二、石墨烯的研究热点

石墨烯经常成为学术界的头条新闻。石墨烯的新应用也不断涌现。目前，石墨烯最有前景的领域之一是医疗保健领域，科学家们正在使用石墨烯开发更灵敏的诊断工具。

近日，莱顿大学(Leiden University)和Jülich研究中心(Jülich Research Centre)的一组研究人员在《科学进展》(Science Advances)杂志上发表的一篇论文中进行了概念验证演示，他们描述了能够检测HIV的下一代石墨烯电子生化传感器设备，这揭开了生化传感器设备的新篇章。

目前也有很多研究在探索如何将基于石墨烯的传感器用于许多健康监测应用，例如用于监测糖尿病等慢性疾病的可穿戴设备。

三、全球石墨烯市场现状

2022年，全球石墨烯市场规模为3.37亿美元，比2021的2.696亿美元有所增长。此前，由于受到新冠影响，2020年市场与2019年相比下降了0.2%。在导致石墨烯需求意外下滑后，市场预计将继续走强。从2022年到2029年，该市场预计将以30.5%的极高的复合年增长率增长，2029年预测期结束时市场规模有望达到21.722亿美元。

全球石墨烯市场的主要参与者包括NanoXplore Inc（加拿大）、Graphenea SA（西班牙）、Avanzare Innovacion Tecnologia SL（西班牙）、Global Graphene Group（美国）、Directa Plus SPA（意大利）、常州Sixturn Element Materials Technology Co. Ltd（中国）、宁波Morsh Technology Co. Ltd（中国）、ACS Material（美国）、XG Sciences（美国）、Applied Graphene Materials（英国）、Thomas Swan&Co Ltd.（英国）、First Graphene（澳大利亚）、Talga Group（澳大利亚）和Graphite Central（美国）。

鉴于石墨烯是2004年才被发现的，科学家们仍在努力探索这种材料如何用于不同的应用。每年，越来越多的新应用被添加到日益扩大的应用列表中。这种对石墨烯的深入研究有助于推动这一领域。

目前，石墨烯市场面临来自汽车和运输行业日益增长的需求。2021年底，电动汽车用石墨烯电池问世。在接下来的十年里，人们将推动电动汽车取代化石燃料汽车，许多国家都制定了相关立法，以减少全球排放。这种向电力的转变可能会增加对石墨烯的需求。

鉴于石墨烯市场仍然相对较新，因此它仍然面临一些相当大的限制，例如，由于成本和时间的原因，许多石墨烯制造商仍然没有大规模生产高质量的石墨烯。此外，该行业缺乏足够的标准化，这可归因于其相对较新。

四、目前石墨烯最新进展主要体现在七大方向：

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1、石墨烯芯片

石墨烯芯片被认为是中国弯道超车的希望。最近国产8英寸石墨烯晶圆实现了小批量生产。

此外，台积电的工艺制程已经稳定在了5nm，且3nm正在实现量产，但是台积电受到硅基材料本身和量子物理的影响已几近极限，下一个突破就是石墨烯。

2、石墨烯锂离子电池

在电池生产中石墨烯可直接作为正负极材料，也可作为导电添加剂添加到正负极材料中，还能作为涂层提高电池功率特性。充电和续驶里程问题一直困扰着新能源汽车，这是因为铅酸电池和传统锂电池的发展遭遇“瓶颈”，而石墨烯电池有望在此取得突破。

3、石墨烯超级电容器

基于石墨烯研制的超级电容器，表现出优异的功率特性和循环寿命在功率密度为1kw/kg的时候，能量密度高达80Wh/kg，当功率密度为20kw/kg时，能量密度仍然能够保持在33 Wh/kg。片状结构的石墨烯电极材料在电解液的界面电阻更小，2000次充放电循环之后比电容量能保持在95%以上。石墨烯基超级电容器在高功率/高能量密度的动力储能器件上具有广阔的应用前景。

4、石墨烯抗菌功效

重点在石墨烯是碱性 (负电荷)，可以加入四级胺盐这类带正电荷的金属离子与细菌等接触，因细菌的细胞壁多为带负电电荷，在正、负离子量不平衡的情况下产生拉力，导致细菌的细胞壁被拉破而产生破洞，无法生(合)成细胞壁而影响繁殖。而石墨烯氧化物是正电荷，与细菌负电荷之间反应就有相同效果。

5、石墨烯作为基因载体

石墨烯及其衍生物具有易于化学修饰、可结合核苷酸、容易被细胞摄取、低毒性等性能，使其成为基因载体的优秀候选材料。

目前，苏州大学研究团队、加拿大麦吉尔大学研究人员都在此方面有所突破。

6、石墨烯储氢

氧化石墨烯是一种很有潜力的储氢衬底材料。悉尼科技大学研究团队研究发现掺杂铝的多孔石墨烯的储氢能力更强，可以实现氢气的高效储存和快速释放。

7、石墨烯触摸屏

石墨烯在柔性显示领域的应用被视为产业化临近爆发阶段。但受技术限制，对于非单晶、大面积、无缺陷的石墨烯薄膜材料难以进行成本控制。相对来看，小面积屏幕商业化进程稍快。因此，这已成为一些企业研发方向，包括三星、华为，正将柔性显示屏作为智能手机产品升级迭代的契机。

此外，石墨烯+陶瓷、玻璃等制作新的复合材料，将使得原料有新的卓越性能，不但商业可行性大，而且应用领域也会更广泛。

来源：煜和科技，福斯曼科技有限公司，他来自浆糊

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