石墨烯：新材料領域的新星

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，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·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年諾貝爾物理學獎。石墨烯具有結構穩定、高導電性、高導熱性、阻燃性、無毒、超薄、超輕、超高強度等特性，作為新材料領域的新星，其應用領域十分廣闊。

石墨烯的主要應用領域

新能源領域。石墨烯獨特的二維結構、優異的導電性及較大的比表面積，使其適合作為能量存儲與轉換的電極材料，用于生產鋰離子電池、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間更長；未來石墨烯在太陽能電池中的應用將使生產高效率、低成本的薄膜太陽能電池成為可能。

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

生物醫療領域。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潛力。石墨烯具有優異的生物相容性、很高的載流子遷移率及熱導率，可極大提升生物器件的各種性能；石墨烯的單原子層結構和超大比表面積，使其適用于藥物載體；石墨烯獨特的結構，也使其可用于基因測序。

環境保護領域。石墨烯活性面積大、強度高、導電性強，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、節能環保以及海水淡化等領域發揮作用。石墨烯可作為催化劑，催化污染物的轉化，也可以作為重復使用的吸附劑，對污染物進行吸收。此外，石墨烯的熱電轉化效率極高，在熱工裝備及余熱利用中具有廣泛的應用。

復合材料領域。基于石墨烯優異的導電、導熱及力學特性，石墨烯被視為導電橡膠、導電塑料等功能高分子復合材料的理想填料，同時還可顯著改善復合材料的機械性能，滿足多樣化的應用需求。石墨烯也可用于功能涂料，可增強涂層的防腐和耐磨性能，在防腐、散熱等領域，尤其在防腐領域有著巨大應用前景。

我國石墨烯產業化前瞻

2015年11月30日，工信部、發改委、科技部聯合印發的《關于加快石墨烯產業創新發展的若干意見》指出，石墨烯是在光、電、熱、力等方面具有優異性能，極具應用潛力、可廣泛服務于經濟社會發展的新材料。發展石墨烯產業，對帶動相關下游產業技術進步，提升創新能力，加快轉型升級，激活潛在消費等，都有著重要的現實意義。

我國石墨烯材料及應用經過自主系統研發，正處于從實驗室走向產業化的關鍵時期，在能源裝備、交通運輸、航空航天、海工裝備等產品上已呈現良好應用前景。但是，受到石墨烯材料生產技術成熟度不高、產業化應用路徑長等因素制約， 我國石墨烯材料批量化生產和應用尚未完全實現，還存在技術轉化能力弱、工裝控制精度低、質量性能波動大、生產成本比較高、標準化建設滯后、商業應用領域窄等問題。

因此，在我國新材料、高端裝備快速發展，制造業由大變強的進程中， 亟待以石墨烯市場開發遇到的突出問題和商業應用問題為導向，以終端產品需求為牽引，構建完善產業鏈，圍繞產業鏈部署創新鏈、集聚創新要素，強化上下游協同創新，著力提升石墨烯材料及其應用產品的綜合性能，推進石墨烯首批次產業化應用，加快培育和壯大石墨烯產業。

（本文素材由江蘇常州西太湖科技產業園管委會先進碳材料產業管理辦公室提供）