石墨烯，是由單層碳原子經(jīng)電子軌道雜化后形成的蜂巢狀二維晶體，厚度僅為0.335nm。在2004年被從石墨中剝離而發(fā)現(xiàn)，獲諾貝爾獎。又稱為單層石墨，是碳納米管、富勒烯的同素異形體，優(yōu)異的碳納米材料。

根據(jù)中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)，單層石墨烯指由一層碳原子構(gòu)成的二維碳材料。石墨烯是由不多于10層的單層石墨烯周期性緊密堆積構(gòu)成。石墨烯材料泛指與石墨烯相關(guān)的、不多于10個(gè)碳原子層的二維碳材料。

石墨烯的理化特性

由于石墨烯在電、熱、光等諸多領(lǐng)域表現(xiàn)出的卓越性能，被稱為“新材料之王”，科學(xué)家甚至預(yù)言石墨烯將“徹底改變21世紀(jì)”，掀起一場席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命。

結(jié)合石墨烯的各類優(yōu)異性能及特性，石墨烯將來運(yùn)用的領(lǐng)域?qū)謴V闊，主要集中在能源、環(huán)境、電子、化工等行業(yè)，尤其是在電子行業(yè)的鋰電池材料、超級電容器、OLED、柔性屏、傳感器、芯片等領(lǐng)域，以及化工行業(yè)的涂料、吸附、淡化等領(lǐng)域。

石墨烯研究的全球化熱潮

石墨烯相關(guān)研究已有較長時(shí)間，相關(guān)專利申請?jiān)?994年出現(xiàn)。但一直被認(rèn)為是假設(shè)性材料，直到2004年，英國曼徹斯特大學(xué)的科學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功從實(shí)驗(yàn)中分離出石墨烯，兩人因此分享了2010年諾貝爾物理學(xué)獎。隨后，石墨烯激起了全世界的研發(fā)熱潮，專利申請開始持續(xù)大幅度增長，熱度至今不減。

石墨烯研究之風(fēng)從歐洲刮起，以英國曼徹斯特大學(xué)為發(fā)源地迅速吹遍全球。世界范圍內(nèi)石墨烯的相關(guān)研究成果主要集中在以英法德為代表的歐洲、中日韓為代表的東亞和以美國為主的北美洲。從專利數(shù)量來看，中美韓三國位居前列，相關(guān)石墨烯研發(fā)機(jī)構(gòu)以大學(xué)和企業(yè)為主。

隨著石墨烯各方面應(yīng)用的不斷深入，航空航天、國防、電子信息、能源安全等領(lǐng)域所具有的應(yīng)用潛力和市場價(jià)值，引起了各國科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的高度關(guān)注。

為了在石墨烯領(lǐng)域取得主動權(quán)，各國政府和產(chǎn)業(yè)界均上馬了大量的石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展計(jì)劃，并密集投入資金來進(jìn)行基礎(chǔ)研究和應(yīng)用探索。

作為石墨烯的發(fā)現(xiàn)地，歐盟的石墨烯起步早且研究系統(tǒng)性強(qiáng)，特別是推行Flagship計(jì)劃(未來及新興技術(shù)旗艦計(jì)劃)后，歐盟的石墨烯系統(tǒng)性研究走上快車道。投資十億歐元的石墨烯旗艦計(jì)劃，將石墨稀產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃為生產(chǎn)、元件、系統(tǒng)三大部分，制定了全面詳細(xì)的十年發(fā)展規(guī)劃，強(qiáng)大的研發(fā)積累有望讓歐盟始終位于石墨烯研發(fā)應(yīng)用的第一梯隊(duì)。

中國石墨烯行業(yè)發(fā)展領(lǐng)先世界

石墨烯專利數(shù)量全球第一。據(jù)中國石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)，截止2016年，在全球主要優(yōu)先權(quán)專利申請統(tǒng)計(jì)中，中國石墨烯專利占比達(dá)58%;在全球前十位石墨烯專利申請機(jī)構(gòu)中，浙江大學(xué)、清華大學(xué)等五所中國高校入圍。由此可見，中國目前石墨烯的研發(fā)水平已在國際上處于相對領(lǐng)先地位。

政策與資本合力，產(chǎn)業(yè)化位居世界前列。隨著石墨烯產(chǎn)業(yè)化方向逐漸清晰，石墨烯已成為我國未來重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)之一。政策的推進(jìn)速度與覆蓋范圍不斷加大，吸引了大量的產(chǎn)業(yè)資本不斷投入到石墨烯的相關(guān)研究與商業(yè)化應(yīng)用方面。世界范圍內(nèi)，歐洲偏理論研究，美韓兩國原創(chuàng)應(yīng)用多，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)好；中國產(chǎn)業(yè)化規(guī)模最大，產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)顯著。

《中國制造2025》作為中國政府實(shí)施強(qiáng)國戰(zhàn)略的第一個(gè)十年行動綱領(lǐng)，為中國制造業(yè)的發(fā)展指明了戰(zhàn)略方向。從國家戰(zhàn)略層面出發(fā)，結(jié)合能源安全、生態(tài)文明、國防科技等訴求，為石墨烯在各個(gè)細(xì)分領(lǐng)域的發(fā)展提出了明確的要求。

石墨烯處于技術(shù)成長期，蘊(yùn)含巨大市場

專利投入快速增長，處于技術(shù)成長期。分析一種技術(shù)的專利申請數(shù)量及專利申請人數(shù)量的年度變化趨勢，可以判斷該技術(shù)處于生命周期的何種階段。通過觀察全球石墨烯專利數(shù)量與發(fā)明人相關(guān)性，以及新增發(fā)明人數(shù)量，我們可以看到石墨烯相關(guān)專利技術(shù)正快速成長，正產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初期階段，是開展產(chǎn)業(yè)布局的戰(zhàn)略機(jī)遇期。

全球石墨烯市場巨大，中國將成最大消費(fèi)國

目前全球石墨烯年產(chǎn)能已達(dá)到百噸級，業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)未來五年到十年，石墨烯年產(chǎn)能將達(dá)到千噸級。鋰電大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，2015年，全球石墨烯市場規(guī)模約為453萬美元，石墨烯正處于大規(guī)?；跋ΓA(yù)計(jì)到2020年市場規(guī)?？蛇_(dá)到3.85億美元，2025年石墨烯規(guī)模將達(dá)21.03億美元。

中國石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)顯示，中國石墨烯生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)從2015年的300多家增長到2016年的400多家，石墨烯產(chǎn)業(yè)規(guī)模從2015年的1630萬美元增長到2016年的3842萬美元，發(fā)展態(tài)勢喜人。

隨著石墨烯量產(chǎn)的解決和石墨烯下游的拓展，產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟預(yù)計(jì)中國2020年石墨烯市場規(guī)模將達(dá)到2億美元，占世界市場規(guī)模超過一半，成為全球最大的石墨烯消費(fèi)國家。

更多資訊請關(guān)注新能源頻道