科學(xué)家發(fā)現(xiàn)32億年前的天然石墨烯 2023石墨烯行業(yè)發(fā)展調(diào)研

• 黃文玉 2023年7月20日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 866 53
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石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是一種未來革命性的材料。

2023年7月18日，據(jù)英國《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站報(bào)道，日本科學(xué)家在南非一座地下金礦里的32億年歷史的巖石內(nèi)，首次發(fā)現(xiàn)了天然形成的石墨烯。這種石墨烯似乎在溫度低于300攝氏度的情況下，在南非富含黃金的巴伯頓綠巖帶形成。團(tuán)隊(duì)計(jì)劃開展進(jìn)一步分析，以確定包含石墨烯結(jié)構(gòu)的具體情況。此次發(fā)現(xiàn)將有助科學(xué)家們研發(fā)出更節(jié)能的生產(chǎn)這種材料的方法，以廣泛應(yīng)用于電子等諸多領(lǐng)域。相關(guān)論文已在法國里昂舉行的戈?duì)柕率┟芴氐厍蚧瘜W(xué)大會(huì)上提交。

石墨烯(Graphene)是一種以sp2雜化連接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的新材料。石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是一種未來革命性的材料。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，用微機(jī)械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯，因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。石墨烯常見的粉體生產(chǎn)的方法為機(jī)械剝離法、氧化還原法、SiC外延生長法，薄膜生產(chǎn)方法為化學(xué)氣相沉積法(CVD)。

石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料。按層數(shù)，它可分為單層石墨烯、雙層石墨烯和多層石墨烯。按被功能化形式，常見的有氧化石墨烯、氫化石墨烯、氟化石墨烯等等。按外在形態(tài)，有片、膜、量子點(diǎn)、納米帶或三維狀等等。

石墨烯行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游為石墨原材料的供應(yīng)環(huán)節(jié);中游為石墨烯生產(chǎn)供應(yīng)環(huán)節(jié)，主要產(chǎn)品包括石墨烯粉體和石墨烯薄膜;下游應(yīng)用于新能源電池、導(dǎo)電劑、涂料、超級電容、傳感器等領(lǐng)域。

中國石墨烯行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

當(dāng)前國內(nèi)對石墨烯材料的應(yīng)用，主要集中在2大領(lǐng)域：一類是將石墨烯作為添加劑應(yīng)用在已有產(chǎn)品中，用以改良和提升產(chǎn)品性能，比如添加石墨烯散熱涂層的LED燈、石墨烯暖墻、石墨烯地板、石墨烯防腐涂料、石墨烯內(nèi)暖纖維制成的服裝、石墨烯防靜電輪胎、加熱片、石墨烯動(dòng)力電池等產(chǎn)品;另一類是將石墨烯薄膜用于加熱膜、智能手環(huán)、觸摸屏、遠(yuǎn)紅外理療產(chǎn)品等。

石墨烯在防腐涂料、復(fù)合材料、生物傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用也占額較多且備受關(guān)注，節(jié)能環(huán)保和電子信息柔性顯示領(lǐng)域也有一定的涉及，但相對來說規(guī)模仍較小。具體來看，我國石墨烯下游應(yīng)用占比前三的領(lǐng)域分別為新能源、防腐涂料及生物傳感器，占比分別為71.5%、11.4%和7.1%。

目前國內(nèi)石墨烯全產(chǎn)業(yè)鏈布局已經(jīng)初見雛形，基本覆蓋了從制備及應(yīng)用研究到石墨烯產(chǎn)品生產(chǎn)，直至下游應(yīng)用的全環(huán)節(jié)。初步形成以北京為核心，東部沿海地區(qū)產(chǎn)業(yè)帶和內(nèi)蒙-黑龍江地區(qū)產(chǎn)業(yè)帶為集聚區(qū)，多地點(diǎn)狀分布式的產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。其中材料制備領(lǐng)域相關(guān)企業(yè)約300多家，產(chǎn)品以石墨烯粉體和薄膜兩類材料為主，并且基本實(shí)現(xiàn)量產(chǎn);應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)企業(yè)超過600多家，覆蓋了防腐涂料、熱管理材料、儲能、電子顯示、大健康等多個(gè)領(lǐng)域。此外，還有一些技術(shù)服務(wù)、銷售、投資、檢測等企業(yè)，進(jìn)一步完善了石墨烯全產(chǎn)業(yè)鏈體系。

目前市場化的石墨烯材料主要包括石墨烯粉體和石墨烯薄膜兩大類。目前國內(nèi)石墨烯年產(chǎn)能維持在3000噸左右，而需求量僅為一百余噸，在汽車、紡織、軍工等方面實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用了商業(yè)化的應(yīng)用。石墨烯的應(yīng)用市場還有著進(jìn)一步開發(fā)的空間，石墨烯的前景十分廣闊。

中國石墨烯主要生產(chǎn)企業(yè)

從生產(chǎn)角度看，我國豐富的石墨資源為石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的資源基礎(chǔ)。我國石墨資源基礎(chǔ)儲量占世界總儲量的24%左右，中國石墨的產(chǎn)量也位居世界前列，我國目前已查明晶質(zhì)石墨儲量5500萬噸，位于世界前列。其中國內(nèi)石墨儲量47%分布在黑龍江，19%分布在內(nèi)蒙古。

在新材料“十二五規(guī)劃”中首次提出支持石墨烯發(fā)展開始，國內(nèi)關(guān)于促進(jìn)石墨烯發(fā)展的政策頻頻出臺，在各界人士逐漸認(rèn)識并認(rèn)可石墨烯的廣大應(yīng)用前景后，支持石墨烯的相關(guān)政策在近幾年愈演愈烈。成為引領(lǐng)新材料發(fā)展的重點(diǎn)布局方向，各地政策也紛紛露出水面。

石墨烯在全國范圍內(nèi)正呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展之勢。目前中國已經(jīng)基本形成以長三角、珠三角和京津冀魯區(qū)域?yàn)榫酆蠀^(qū)，多地分布式發(fā)展的石墨烯產(chǎn)業(yè)格局。我國石墨烯產(chǎn)業(yè)化勢頭強(qiáng)勁，多個(gè)具有石墨烯特色的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心已露雛形。尤其是長三角地區(qū)，“東方碳谷”常州因其石墨烯相關(guān)產(chǎn)業(yè)的高度集聚而備受關(guān)注，寧波有中科院寧波材料所作為支撐，外加上海高校與科研院扎實(shí)的科研能力，三地之間協(xié)同發(fā)展、優(yōu)勢互補(bǔ)，石墨烯生產(chǎn)制備技術(shù)不斷取得突破，應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化步伐迅速。我國石墨烯行業(yè)相關(guān)企業(yè)注冊量于2019-2021年呈增長趨勢，2021年企業(yè)注冊量為13665家，較前年上升了5830家。截止至9月23日，2022年新增企業(yè)注冊量為11668家。

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