国内石墨烯产业初具规模 石墨烯成备受各国重视新型材料

近期，工信部举行了石墨烯产业发展座谈会，与各方代表研讨了拟建石墨烯创新中心的使命功能定位和组建运营模式。

“十三五”石墨烯行业深度分析及发展规划指导报告表明，自2012年国家出台文件明确提出支持石墨烯新材料发展后，石墨烯就频繁受到政策照顾，2015年我国就出台了《《中国制造2025》重点领域技术路线图》、《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》等利好文件。随着石墨烯创新中心即将建立，我国石墨烯产业化有望得到进一步发展，千亿元产业规模值得期待。

国内石墨烯产业初具规模

频繁政策利好下，国内石墨烯兴起研发热潮，在技术研究方面，2011年，国内与石墨烯有关的论文为278篇，2012年为494篇，2013年为718篇，2014年上升至914篇，2015年为1239篇;技术专利上。目前我国在国际上已经申请2200多项石墨烯专利技术，约为全球石墨烯专利技术的三分之一。

与此同时，石墨烯产业也有起步。

产业规模上，我国形成了以江苏省(常州、无锡、南京等地)为中心，宁波、青岛、重庆、德阳、河北、北京等地活跃分散发展的格局。产业链中，下游公司居多。目前，我国石墨烯产业已经有超过50家的制备及相关应用开发企业，目前市场竞争也主要集中在石墨烯规模化制备技术以及与下游商业化应用对接两方面。

不过，作为新兴行业，石墨烯产业化过程汇总仍有诸多不足之处。石墨烯产业链还极为薄弱，没有形成完整的、成熟的产业链上下游，石墨烯研发制备企业和下游应用企业脱节是主要特点。

目前石墨烯仍处于产业化初期，善未完全实现石墨烯的规模化应用，对石墨烯产品最大的需求市场仍然是科研院校和少量生产厂商。由于下游需求未起，大部分石墨烯企业目前仍无法找到稳定的商业模式和盈利模式。

石墨烯成备受各国重视新型材料

石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的准二维材料，所以又叫做单原子层石墨。它的厚度大约为0.335nm，根据制备方式的不同而存在不同的起伏，通常在垂直方向的高度大约1nm左右，水平方向宽度大约10nm到25nm，是除金刚石以外所有碳晶体(零维富勒烯，一维碳纳米管，三维体向石墨)的基本结构单元。

日前，中国科学院电工研究所马衍伟研究团队在石墨烯量化制备及高性能石墨烯基超级电容器方面取得进展，提出以二氧化碳为原料，采用自蔓延高温合成技术，成功实现了兼具高导电性和高比表面积石墨烯粉体的快速、绿色、低成本制备。相关研究结果已发表于国际期刊《先进材料》，并申请了国家发明专利和PCT专利。

石墨烯是近年来备受各国重视的新型材料，但是高品质石墨烯的工业化大规模制备一直是世界性难题。目前，石墨烯粉体规模化制备的技术路线主要基于膨胀石墨剥离法和氧化石墨还原法，但是前者通常得到的是低比表面积的多层石墨片，而后者制备的石墨烯由于残留的氧官能基团和结构缺陷导致低导电性，严重制约了石墨烯的潜在应用。

针对上述问题，该团队采用二氧化碳为原料，金属镁粉为还原剂，纳米氧化镁为模板剂，通过镁粉在二氧化碳气氛中自蔓延燃烧方式，成功制备出富含介孔结构的石墨烯，如图1所示。目前所制的石墨烯电导率高达13000S/m，比表面积为709m2/g，综合性能优异，并在离子液体电解液中表现出优越的电化学性能。基于电极材料的比电容高达244F/g，能量密度高达136Wh/kg，功率密度高达1000kW/kg，循环100万周后，容量保持率仍大于90%，如图2所示。该石墨烯制备方法反应过程耗时短、环境友好、成本低、易于工业化推广，将有力促进石墨烯在超级电容器等储能领域中的实际应用。