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烟台市烯能新材料有责任限公司
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半导体产业、光伏产业、锂离子电池、航天、军工、新一代显示器等



一、电子产业

1、 代替硅生产超级计算机科学家发现,石墨烯还是目前已知导电性能最出色的材料。石墨烯的这种特性尤其适合于高频电路。高频电路是现代电子工业的领头羊,一些电子设备,例如手机,由于工程师们正在设法将越来越多的信息填充在信号中,它们被要求使用越来越高的频率,然而手机的工作频率越高,热量也越高,于是,高频的提升便受到很大的限制。由于石墨烯的出现,高频提升的发展前景似乎变得无限广阔了。这使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。研究人员甚至将石墨烯看作是硅的替代品,能用来生产未来的超级计算机。

2、 微电子:微电子技术是高科技和信息产业的核心技术。微电子产业是基础性产业,之所以发展得如此之快,除了技术本身对国民经济的巨大贡献之外,还与它极强的渗透性有关。随着集成电路技术的发展,使整机、电路与元件、器件之间的明确界限被突跛,器件问题、电路问题和整机系统问题已经结合在一起,体现在一小块硅片上,这就形成了固体物理、器件工艺与电子学三者交叉的新技术学科一微电子学。但是随着微电子学的发展,新的极限也显现出来,石墨烯新材料为解决这个极限提供了可能性,并且石墨烯芯片已经制造了出来,唯一需要突破的就是工业化,只要这个问题得到解决就会迎来计算机新的技术革命。

3、 石墨烯手机:石墨烯手机的的发布,显然已经向市场释放石墨烯产业化应用大潮即将到来的信号。石墨烯等尖端材料的业务布局也即将成为康得新新的业绩增长点。此外,康得新作为高分子复合材料平台型公司,已形成预涂膜和光学膜两大产业集群,所以以新材料为主线,在石墨烯等高精尖领域的布局让康得新的前景更令人期待。

4、 高灵敏度传感器:
石墨烯拥有较大的比表面积,使其具备了制作高灵敏度传感器的条件,一旦气体被吸附于石墨烯表面,其表面电阻就会出现变化,然后结合电传感检测器,就可以让石墨烯成为一种优异的气体传感器。

5、 光子传感器:
石墨烯还可以以光子传感器的面貌出现在更大的市场上,用于检测光纤中携带的信息。现在,这个角色还是由硅担当,但硅的时代似乎就要结束。去年十月,IBM的一研究小组首次披露了他们研制的石墨烯光电探测器..

6、 分子级电子电路:
美国曼彻斯特大学的研究人员用石墨烯制成了分子及电子电路。石墨烯可以被刻成拥有单个晶体管的电子电路,其尺寸不比分子大多少,晶体管尺寸越小,其功能越强。研究人员还表示,从氧化石墨西到石墨烯的简单转换是制造导电性纳米线的重要途径,其不仅可应用于软性电子学领域,还有望用于生产与生物兼容的石墨烯电线,可被用于测量单个生物细胞的电子信号。


二、光伏产业

1、 新一代太阳能电池:石墨烯被寄予厚望的应用实例之一是转换效率非常高的新一代太阳能电池。展望其今后的应用领域,首先是透明导电膜领域,其次是中间电极等领域。因为石墨烯不仅在代替ITO方面的性能或其柔性较高,而且只有石墨烯透明导电膜才能实现对于太阳能电池来说非常重要的特性。这个特性就是对于包括中远红外线在内的所有红外线的高透明性。尽管红外线占据了相当一部分的太阳辐射能量,但现有的大部分太阳能电池都无法把红外线作为能量源来有效利用。这是因为除了有效的光电转换本身不易实现之外,迄今多用于透明电极的ITO和FTO对红外线的透射率实际上也比较低。如果只要对于红外线确保透明性就足够了的话,材料的开发并不困难。不过,这种材料大多在原理上会面临导电率大幅降低的问题。石墨烯几乎是唯一一种能够避免这种问题的材料。其原因在于石墨烯具有非常高的载流子迁移率。因此,即使载流子密度非常小,也能确保一定的导电率。这种材料是非常罕见的。 最近有些研究机构正在积极进行光电转换层材料的开发,一些红外线高效转换技术也相继面世。这样一来,如果可以利用对红外线透明度也较高的透明导电膜,那么就可期待实现远远超过现有太阳能电池的转换效率。

2、 透明电极:在10月底在青岛召开的石墨烯创新大会上,洪秉熙介绍说,石墨烯透明电极已经广泛地应用于各种各样的柔性光电器件,包括触摸屏传感器、有机发光二极管(OLED)和有机光伏器件。



三、半导体产业

1、 电子导线:美国一联合研究小组称,他们在利用石墨烯制造纳米电路领域获得了突破:设计出了简便、快速的纳米电线制造方法,能够调谐石墨烯的化学特征,使氧化石墨烯从绝缘物质变成导电物质。这被认定为石墨烯电子学领域的一项重要发现,相关研究报告发表在6月11日出版的《科学》杂志上。 纳米电路的员之所以对于石墨烯的研究颇具热忱,是因为与硅相比,电子在石墨烯内移动时会受到更小的阻力,而硅晶体管的尺寸也已经接近了相关物理定律研究人的极限。虽然石墨烯纳米电子学可比硅基电子学速度更快且消耗更少的能量,但此前无人知晓如何制造可扩展或可重复的石墨烯纳米结构。

2、 新能源电池:新能源电池也是石墨烯最早商用的一大重要领域。之前美国麻省理工学院已成功研制出表面附有石墨烯纳米图层的柔性光伏电池板,可极大降低制造透明可变形太阳能电池的成本,这种电池有可能在夜视镜、相机等小型数码设备中应用。另外,石墨烯超级电池的成功研发,也解决了新能源汽车电池的容量不足以及充电时间长的问题,极大加速了新能源电池产业的发展。这一系列的研究成果为石墨烯在新能源电池行业的应用铺就了道路。

3、 锂电子电池:
据中科院金属所研究员成会明介绍,在清洁能源领域,石墨烯应    用前景广阔。清洁能源最大问题是稳定性和移动存储难题。存储方式主要为超级电容和电池,都需要满足高能量密度、高功率密度、高可靠性和长寿命。石墨烯可增加锂电池电极的导电性。他们将石墨烯混合物应用于锂电池,其续航里程可增加到400公里以上。



四、新一代显示器

1、 液晶显示材料:从光学角度来说,石墨烯是一种“透明”的导体,可以用来替代现在的液晶显示材料。目前的液晶显示器利用的是以铟为基础的金属氧化   物薄膜,而铟这种金属十分稀有,预计在未来十年内就可能出现供应短缺。另  外,与目前电脑、手机等电子产品的重要原材料硅相比,石墨烯也具有诸多优势,因此它将来有望取代硅,在电子产品生产中得到广泛应用。


2、可弯曲屏幕:消费电子展上可弯曲屏幕备受瞩目,成为未来移动设备显示屏的发展趋势。柔性显示未来市场广阔,作为基础材料的石墨烯前景也被看好。有数据显示2013年全球对手机触摸屏的需求量大概在9.65亿片。到2015年,平板电脑对大尺寸触摸屏的需求也将达到2.3亿片,为石墨烯的应用提供了广阔的市场。韩国三星公司的研究人员也已制造出由多层石墨烯等材料组成的透明可弯曲显示屏,相信大规模商用指日可待。



五、
航天.军工
1、由于高导电性、高强度、超轻薄等特性,石墨烯在航天军工领域的应用优势也是极为突出的。前不久美国NASA开发出应用于航天领域的石墨烯传感器,就能很好的对地球高空大气层的微量元素、航天器上的结构性缺陷等进行检测。而石墨烯在超轻型飞机材料等潜在应用上也将发挥更重要的作用。



六、
其他应用

1、新型塑料:塑料里掺入百分之一的石墨烯,就能使塑料具备良好的导电性;加入千分之一的石墨烯,能使塑料的抗热性能提高30摄氏度。在此基础上可以研制出薄、轻、拉伸性好和超强韧新型材料,用于制造汽车、飞机和卫星。

2、药物载体:石墨烯独特的二维层状结构和良好的生物相容性,使其能很好地作为药物载体。科学家将石墨烯与抗肿瘤药物反应制得复合物,可在人体内缓慢释放药物,而且药物的负载量远远高于传统的药物载体。

3、柔性能量存储:石墨烯同样可以用于柔性能量存储,将来用于柔性可穿戴设备,柔性智能设备。“要柔性显示,也要柔性能源,包括柔性锂电池、柔性超级电容。”

4、导电添加剂:由中国宝安旗下的贝特瑞公司公告获得石墨烯制备锂离子电池导电添加剂及其制备方法的相关专利,可显著提高锂离子电池正、负极材料的导电性能和循环寿命。作为锂离子电池导电添加剂的石墨烯是粒径分布于10nm-100μm间的黑色粉末,是由单层-1000层相平行或接近于平行的石墨烯片层构成的碳质材料。本发明与现有技术相比,具有更高的电导率,将其应用于电极材料中,能够显著提升现有电池的性能,该材料作为导电添加剂,导电性能良好,易于分散,能够有效增强锂离子电池电极材料的导电性能和倍率充放电性能,提高循环寿命,其制备方法对原料和设备要求较低,工艺过程容易控制,适合工业化生产。

5、 石墨烯涂料:石墨烯用于涂料中可制备纯石墨烯涂料和石墨烯复合涂料,前者主要是指纯石墨烯在金属表面发挥防腐蚀、导电等作用的功能涂料;后者主要是指石墨烯首先与聚合物树脂复合,然后以复合材料制备功能涂料,石墨烯可显著提升聚合物的性能,因此石墨烯复合涂料成为石墨烯的重要应用研究领域。

6、石墨烯轮胎:在橡胶中添加1.5%的石墨烯,拉伸强度提高90%,添加10%的石墨烯,电导率提高1000倍以上,应用到轮胎上,可增加轮胎的拉伸强度,有效延长轮胎使用寿命。在橡胶中添加石墨烯不仅能提高橡胶的拉伸强度,还能够提高阿克隆磨耗10%,橡胶弹性几乎没有损失。本质疏松的石墨烯添加到轮胎,不会增加重量。将石墨烯加入到酚醛树脂中,固化后抗冲击强度可提高150%,弯曲强度提高40%。值得关注的是,添加石墨烯的轮胎导热性能好,热量能够迅速散发出去。


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