石墨烯及其衍生物的几种产业化应用

　　有“新材料之 王”之称的石墨烯在2004年被发现，石墨烯是目前已知Z薄Z轻，强度Z高，韧性Z好，导电、导热性Z佳，透光率Z高的材料。也是目前世界上Z受关注的新材料，不仅受到资本市场的强烈关注，同时还受到政府、企业和研究结构的青睐。

一、石墨烯特性

　　导电速度极快：在室温下，它的导电速度要比其它的物质快许多，比如比硅要快250倍;

　　超硬chao强：石墨烯是目前已知强度Z高的材料，130GPa，比金刚石还坚硬，硬度比钢铁高200多倍;

　　导热能力超：强石墨烯具有非常好的热传导特性，纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/(m·K)，是金刚石的3倍，铜的10倍;

　　超级透明：石墨烯具有非常好的光学特性，它在较宽波长范围内吸收率为2.3%，即透过率为97.7%，几乎是透明的;

　　chao强吸附能力：石墨烯具有巨大的比表面积，理论比表面积为2630m²/g，因此具有优异的吸附性能。

二、石墨烯极具产业化应用前景的几个领域

　　目前，石墨烯、石墨烯衍生物的产业化应用尚未获得实质性突破，但石墨烯研究的Z终目的是实现石墨烯在下游产品中的市场化应用，并使其独特的物理化学性质表现出来。从目前各研究成果看，如下几个领域产业化前景较好。

　　1、柔性石墨烯显示屏

　　伴随着柔性屏、全面屏及屏下指纹识别等热潮，石墨烯材质屏幕因拥有高透光率、低电阻率、耐摔耐撞及可弯曲等特性而受到关注，但目前受限于良品率问题及成本并未得以量产，相信在石墨烯柔性屏工艺获得突破时，将在电子设备、智能家居等领域得以广泛应用。

　　Z近，一个发明ZL公布显示，魅族手机研发出一款新型全面屏手机，其屏幕组件为石墨烯屏。功能器将位于手机屏下方，大大提升手机屏占比。就目前来看，柔性石墨烯屏离产业化还有挺大距离，但它的市场价值是非常值得大家期待的。

　　2、导电剂

　　石墨烯具有优异的电子传导性能，其电导率可达10⁶S/m，面电阻仅为30Ω/m²，性能超过Z好的金属导体银。作为碳族材料可以替代导电炭黑、碳纳米管等应用于锂电池、导电油墨行业，这也是当前石墨烯产业化应用的Z现实方向。

　　锂电池：石墨烯在锂电池中的主要作用是可以在一定程度上提高锂电池的能量密度、降低电池内阻等。传统的锂离子电池导电剂，与活性物质的接触是点—点接触，限制了导电作用的发挥，增加了导电剂添加量。而石墨烯是片状结构，与活性物质的接触为点—面接触，可以Z大化的发挥导电剂等作用，减少导电剂的用量，提升锂离子电池的能量密度。

　　导电油墨：目前，导电油墨中使用导电性Z好的填料是银粉和铜粉，但金属制成的导电油墨价格昂贵。相对的，碳系导电油墨具有成本低、性能稳定等优点，具有广泛的应用前景。但是其存在导电率低、容易固化收缩导致油墨层开裂等先天不足之处。而石墨烯具有更大的比表面积，更为优异的电子传导性能，且在10~100K范围内并未表现出温度的依赖性，因此受到更多的关注并取得了一定的应用性突破。

　　3、导热剂

　　石墨烯具有极高的导热率和热辐射系数，单层石墨烯的导热系数可达5300W/(m·K)，不仅优于碳纳米管、石墨导热膜等碳材料，而且高于铝、银等金属材料，因此石墨烯可以作为导热剂应用于散热领域。鉴于石墨烯优异的导热性、轻薄性、可折绕性，石墨烯Z具可行性的应用是作为电子产品、LED灯等的散热材料，用以代替铝合金等金属导热材料。

　　石墨烯不仅可以直接制备成石墨烯薄膜作为导热材料用，更可以作为导热添加剂加入到石墨膜、塑料、橡胶、手机锂电池中。目前的导热材料售价较低，因而石墨烯作为导热剂使用面临的主要问题还是成本，较高的成本直接限制了石墨烯在导热材料中的应用。

　　4、石墨烯防腐

　　腐蚀是新兴海洋工程、海岛工程等领域装备、设施安全性和服役寿命的重要影响因素之一，尤其热带海洋开发和基础设施建设，面临着严峻的腐蚀危机，使我国重大工程和装备的可持续发展受到影响。

　　Z近，我国成功突破石墨烯改性防腐涂料研发及应用的技术瓶颈，开发出石墨烯“防腐外衣”。关键技术指标盐雾寿命超过6000小时，处于国际lingxian水平，目前已定型的产品已经在电力设施、船舶、石油化工装备等领域实现了规模应用。

　　5、润滑剂

　　氟化石墨烯作为石墨烯衍生物，既保持了石墨烯高强度的性能，又因氟原子的引入带来了表面能降低、疏水性增强及带隙展宽等新颖的界面和物理化学性能。同时，氟化石墨烯耐高温、化学性质稳定，表现出类似聚四氟乙烯的性质，被称之为“二维特氟龙”。氟化石墨烯极强的化学惰性，层间距比石墨更大，在恶劣环境下，将显示出优异的润滑性能。