石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。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，是一種革命性的材料。

石墨烯發(fā)展歷史

石墨烯屬于首個(gè)二維晶體材料，其表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，吸光率極低為2.3%，外觀上幾乎呈現(xiàn)透明狀態(tài)；熱導(dǎo)率為5300W/mk，超過了碳納米管和金剛石材料；電子遷移率為15000cm2/vs，超過硅晶體和碳納米管，為硅晶體的140倍；力學(xué)性能指標(biāo)抗拉強(qiáng)度為高強(qiáng)鋼的100倍，是日本最好的碳纖維的13倍；石墨烯的吸附能力非常強(qiáng)，巨大的比表面積使石墨烯可以吸附最難吸附的氣體——氦氣。

石墨烯主要性能指標(biāo)

據(jù)市場調(diào)查網(wǎng)發(fā)布的《2021-2026年中國石墨烯政府戰(zhàn)略管理與區(qū)域產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃研究報(bào)告》顯示，石墨烯的批量制備問題是其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中的最大阻礙。石墨烯的很多獨(dú)特性能都是建立在其單層結(jié)構(gòu)上，而要批量獲得一個(gè)原子厚度的單層石墨對于制備技術(shù)有很高的要求?，F(xiàn)在石墨烯的主流制備方法有四種，分別是微機(jī)械剝離法、外延生長法、氧化還原石墨法和化學(xué)氣相沉積CVD法。其中化學(xué)氣相沉積法（CVD法）最有可能突破產(chǎn)業(yè)化瓶頸，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，但是難度也很大。
石墨烯的上游原材料為石墨，而甲烷等含碳?xì)怏w通過CVD設(shè)備的加工，可以生成石墨烯薄膜。
石墨烯中游產(chǎn)品形態(tài)分為：石墨烯粉末、石墨烯纖維、石墨烯漿料與石墨烯薄膜。根據(jù)石墨烯不同的產(chǎn)品形態(tài)，有不同的下游應(yīng)用領(lǐng)域與用途。
在下游，石墨烯本身具有較高的熱導(dǎo)率，產(chǎn)生的熱量會很快散掉，因此石墨烯電子產(chǎn)品比硅具有更高的運(yùn)行速率。由于石墨烯具有很好的導(dǎo)電性和透明性，可彎折且機(jī)械強(qiáng)度好，使其在柔性顯示領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。而石墨烯的電子特性使得石墨烯對吸附到其表面上的氣體分子影響明顯，因此可利用石墨烯的該特性制備高靈敏度石墨烯氣體傳感器，用來檢測。且石墨烯相較于活性炭更加適合作能量存儲與轉(zhuǎn)換的電極材料。
此外，石墨烯在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用潛力巨大，如在藥物載體、基因測序、生物傳感器等方面；未來，石墨烯會在大氣污染的防治、水污染處理、土壤污染治理、節(jié)能環(huán)保以及海水淡化等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。石墨烯作為極佳的散熱材料，可用于硅基芯片散熱、LED燈散熱、石墨烯導(dǎo)熱膠、石墨烯導(dǎo)熱復(fù)合材料等諸多領(lǐng)域。

石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈全景圖

國外石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈
石墨烯正處于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化前夕，發(fā)達(dá)國家聚焦石墨烯功能器件研發(fā)和應(yīng)用，未來5至10年全球石墨烯市場將進(jìn)入高速發(fā)展期。美、歐、日、韓等地區(qū)密集發(fā)布政策，扶持石墨烯功能器件研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。歐美企業(yè)占據(jù)全球石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)，石墨烯制備技術(shù)、復(fù)合材料、核心電子元件等應(yīng)用產(chǎn)品保持領(lǐng)先優(yōu)勢，亞洲石墨烯應(yīng)用市場前景向好。
石墨烯將在散熱材料、高性能計(jì)算系統(tǒng)（晶體管材料）、透明顯示材料、超級電容器、鋰電、傳感器、結(jié)構(gòu)材料等領(lǐng)域取得實(shí)際突破。屆時(shí)，超級電容器、結(jié)構(gòu)材料、透明顯示材料、高性能計(jì)算材料將釋放更大的市場空間。
由于石墨烯在能源、材料等各大領(lǐng)域都具有巨大的應(yīng)用潛力，世界各國對石墨烯都給予了很高的關(guān)注。近年來，隨著石墨烯產(chǎn)業(yè)化方向逐漸清晰，美國、歐盟、日本、韓國等許多國家和地區(qū)都進(jìn)行了一系列相關(guān)研究，支持了許多項(xiàng)目，對推動(dòng)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了戰(zhàn)略部署。

國外石墨烯產(chǎn)業(yè)布局