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作為石墨資源大國和全球製造業大國，我國不但在石墨烯研究方面與國際同步，而且在石墨烯應用方面具有巨大的市場空間。在國家及地方政府的支援下，近幾年我國石墨烯產業化快速發展，初步構建起以石墨烯原材料、研發、製備、應用為主體的產業鏈。東南沿海地區憑藉其優越的地理位置、便利的交通條件以及雄厚的經濟實力湧現出一批具有規模效應的石墨烯企業。
石墨烯產業鏈及區域分佈
01
石墨烯下游應用廣泛
在國家及地方政府的支援下，近幾年我國石墨烯產業化快速發展，初步構建起了以石墨烯原材料、研發、製備、應用為主體的產業鏈。石墨烯產業鏈的上游為石墨礦資源和製備裝置；中游為石墨烯粉體以及薄膜生產；下游為鋰電池、防腐塗料、複合塗料等應用領域。
從整體產業鏈的佈局來看，目前石墨烯產業上游（石墨烯原材料以及製備）的代表性企業有方大炭素、思泉新材和寶泰隆等；中游石墨烯粉體、石墨烯薄膜生產企業有二維碳素、中泰化學和常州第六元素等；下游鋰電池應用領域的主要企業有貝特瑞新材料、東方碳素和南都電池；散熱材料領域企業有華高墨西和新綸科技；儲能材料領域有正拓能源和欣旺達。
02
主要分佈在東南沿海地區
我國東南沿海地區憑藉其優越的地理位置、便利的交通條件以及雄厚的經濟實力湧現出一批具有規模效應的石墨烯企業，其中廣東、江蘇、山東石墨烯產業區域帶尤為突出。2020年廣州石墨烯相關企業超過3000家，數量全國第一；江蘇作為我國石墨烯產業的發源地，石墨烯相關企業有超過1800多家；山東石墨烯企業數量排名第三，約1669家。
江蘇作為我國石墨烯行業的發源地，常州和南京的石墨烯產業都較為發達，代表公司有常州第六元素、二維碳素、先豐奈米和吉倉奈米等；廣州的石墨烯產業較為發達，下游公司眾多，代表性公司有貝特瑞新材料和沃特新材料；銀基烯碳是東北地區第一家上市的石墨烯公司，預計未來會帶動東北地區石墨烯產業發展。
03
石墨烯產業園區華東最多
從區域分佈來看，長三角地區石墨烯產業化帶尤為突出，華東地區共有13家產業園，石墨烯產業發展較為成熟。
江蘇作為我國石墨烯產業發展較為成熟的地區，有南京石墨烯創新中心暨產業園、常州石墨烯科技園區和無錫石墨烯產業園區。
山東省代表性園區有中英石墨烯產業園、青島石墨烯產業園區和德州宇航派蒙石墨烯生產基地。
2021年，深圳市石墨烯產業園成功建成，共計佔地7。4萬平方米，總建築面積共計43萬平方米，預計會帶動廣東省石墨烯產業的發展。
04
石墨烯代表性企業產能情況
在經過前期的積累，國內大型石墨烯企業已經初步掌握了國際相對主流的石墨烯製備方法，我國龍頭企業石墨烯薄膜和石墨烯粉體已經達到量產，具備了一定的行業競爭力。
1)石墨烯粉體
石墨烯粉體多摻雜在其他材料中使用，比如導電劑、超級電容、特種塗料、高效催化劑等。目前中國規模以上企業石墨烯粉體的生產能力多在100噸左右。我國寧波墨西、廈門凱瑞石墨烯粉體年產能在2000噸以上。
2)石墨烯薄膜：
中國石墨烯薄膜的產能超過650萬平方米左右，主要集中在常州地區。目前，重慶墨希的石墨烯薄膜年產能最高，可達100萬平方米。
石墨烯在改性塑膠中的應用
石墨烯是目前發現最薄的材料，其厚度約為0。335 nm，具有極大的理論比表面積、優異的透光性、高的拉伸彈性模量、極高的強度、極高的熱導率、優異的電導率等。
石墨烯在塑膠改性中的作用可總結為四大類，分別是抗靜電、導熱、增強和氣體阻隔。
01
抗靜電
石墨烯作為一種新興導電填料，不僅具有優異的力學效能和電子遷移率非常高，且很容易填充到塑膠基體中，可得到長久抗靜電塑膠。僅需要新增0。8%的石墨烯新增便可大幅度提升PVC管材抗靜電效能（普通石墨則需要新增8%以上），抗衝效能，環剛度及熱穩定性等，同時可以延長產品的使用壽命，減輕產品質量，便於施工安裝及日常的維護。
石墨烯增強PVC管
針對新增的石墨烯的種類和用量不同，石墨烯改性PVC材料可應用於排水領域的石墨烯力學增強PVC管材，應用於煤礦領域的石墨烯/PVC雙抗管材、PVC防靜電地板、PVC防靜電手套及PVC防靜電電子包裝產品等。
石墨烯/PVC防靜電地板
02
導熱
石墨烯不僅在導電效能方面發揮重要作用，在開發高導熱效能聚合物複合材料中，也顯示出巨大的應用前景。由於石墨烯透過聲子傳輸，使其具有極高的熱導率，將其新增到塑膠後，能使塑膠的熱導率提高10倍以上，使塑膠可應用於LED燈的散熱件、汽車散熱件、電子電器散熱殼體等領域，取代部分金屬鋁等常用散熱材料，從而推進器件的輕量化，已引起學術界和工業界的高度重視。
LED插片散熱器
03
增強
石墨烯還能賦予塑膠優異的力學效能，提高塑膠的耐磨性、強度、模量等。可應用於包裝、軍工等領域，也有利用石墨烯的高強度特性，開發新型的石墨烯汽車，使用石墨烯複合塑膠做為汽車的骨架及結構件，滿足汽車向輕量化發展和低能耗等需求。
目前，石墨烯在工程塑膠用量最大的兩種材料是PA6和PA66。
採用石墨烯/尼龍複合材料製成的魚線，其拉力、耐磨性等效能是傳統魚線的2-3倍，引發了魚線產業的變革。這種複合材料除了具有強度高、模量高、耐磨等優良的力學效能外，還可以讓纖維具有抗紫外、抗菌、抗蟎蟲、遠紅外保健等複合功能，是錦綸行業爭相開發的高階“全能王”纖維。
石墨烯/尼龍6纖維
04
氣體阻隔
塑膠的阻隔性就是阻止另一種物質透過的能力，這種物質可以是水、氣體、氣味化學溶劑等。阻隔性對塑膠薄膜效能至關重要。
塑膠的阻隔效能可以透過加入不透水的層狀填料（ 如粘土和石墨烯） 顯著增強，石墨烯具有高透明度、相對較大的長徑比和大的比表面積，當其完全剝離並分散在聚合物奈米複合材料中時，會使氣體滲透分子經過更長的路徑，可大幅提高塑膠的氣體阻隔性。
PET/石墨烯電熱膜
PET由於出色的阻隔性被廣泛應用於飲用水瓶、食品包裝領域。然而對PET的阻隔性的進一步改善仍在繼續。實驗發現石墨烯改性PET，能將PET膜的氧氣透過性降低99。93%，且提高PET膜的拉伸強度和彈性。
2020年石墨烯十大商用領域
01
電池
新能源電池是石墨烯最早商用的重要領域。早前美國麻省理工學院已成功研製出表面附有石墨烯奈米塗層的柔性光伏電池板，可極大降低製造透明可變形太陽能電池的成本，這種電池可在夜視鏡、相機等小型數碼裝置中應用。
石墨烯超級電池的成功研發，解決了新能源汽車電池的容量不足以及充電時間長的問題，極大加速了新能源電池產業的發展。這一系列研究成果為石墨烯在新能源電池行業的應用鋪就了道路。
此外，有研究人員證實，其製備了一種由石墨烯和矽製成的鋰離子電池，該電池一次充電可使用一週，僅15分鐘即可完成充電。華為也曾釋出了其對基於石墨烯的鋰離子電池的研究，該電池具有更高的耐熱性，且壽命是傳統鋰離子電池的兩倍。
02
複合材料
透過在材料表面新增一些石墨烯，並加以其他工藝輔助，可以改善聚合物體系的效能和功能。少量新增石墨烯可以使環氧樹脂的剛度和強度提高一倍，並且碳纖維增強體系的壓縮效能顯著提高，這有望為航空航天、高效能汽車、風能和體育應用提供效能更強的新一代聚合物和複合材料。
有研究人員將碳奈米管石墨烯新增到環氧樹脂複合物中，並塗覆於直升機旋翼槳葉的前緣，其在一定條件下可融化1釐米（0。4英寸）厚的冰層。
國際車輪生產商Vittoria銷售由石墨烯增強的複合材料製成的腳踏車車輪，石墨烯可為車輪提供了諸如散熱（降低15-30°C）、增加橫向剛度（超過50％）等優勢。Applied Graphene Materials公司宣佈已提供石墨烯材料，用於生產英國Century Composites製造的釣魚竿。HEAD公司也推出了用於女士的石墨烯增強型滑雪板，名為Joy，意在輕巧耐用。
03
感測器
石墨烯因其獨特的特性（包括大的體積比，獨特的光學特性，出色的電學特性），在感測器應用中得到了極大的開發。例如，它已應用於葡萄糖、膽固醇、血紅蛋白和癌細胞的診斷。同時，它也可以用作pH感測器來檢測汙染物。由於基於石墨烯的壓力感測器佔地面積小、重量輕，因此它對航空業也特別有吸引力。
石墨烯在空氣或生物流體中不會氧化，透過將生物捕獲分子和阻擋層應用於石墨烯，然後控制石墨烯與生物測試樣品的液體之間的電壓差，可以將石墨烯電路配置為場效應生物感測器。在各種型別的石墨烯感測器型別，生物感測器是第一種可出售的感測器。
04
醫療
在醫療領域，石墨烯有望作為藥物輸送平臺來治療癌症，也有可能在組織工程中作為增強劑使用。但是這些都不太可能在近期進入市場，加快其商用推廣已成為熱點話題。
組織工程：石墨烯在組織工程中用作增強劑，可以改善可生物降解的聚合物奈米複合材料在工程骨組織應用中的機械效能。
生物成像：功能化且分散於表面活性劑的石墨烯溶液已被設計為血池MRI造影劑。此外，摻入石墨烯奈米粒子的碘和錳已成為多模式MRI計算機斷層掃描（CT）造影劑。
藥物輸送：莫納什大學（Monash University）的研究人員發現，石墨烯可有效吸附癌細胞，從而能夠設計用於癌症治療的藥物遞送劑。
05
石油化工
石墨烯奈米材料可以作為乳液穩定劑，或作為井眼強度改進劑，可以對鑽井液和完井液具有流體滲透屏障的作用，這會為鑽探活動產生“智慧流體”，可以減少滲入岩層孔隙的流體、保持原始岩層壓力、減少鑽孔工具的磨損，以及減少鑽桿液壓粘附或卡住管道的可能性。
使用石墨烯奈米材料作為鑽井泥漿潤滑液，可增強減摩能力、抗磨效能和泥漿穩定性。此外，使用石墨烯材料以及單壁奈米碳材料進行的奈米技術EOR化學研究已經成為近期的研究重點。從理論上講，這些材料會與油反應並改變其油性，從而增加油的流動性，從而提高原油的產量。
06
塗料
氧化石墨烯用作塗料的新增劑，可以用於從玻璃到金屬的各種表面。透過簡單的化學修飾，所得塗層在化學和熱穩定性方面表現得像石墨，但在機械方面它們又變得非常堅固，幾乎與石墨烯一樣堅韌。
蒸汽冷凝器上的石墨烯塗層使冷凝效率提高了三倍，整個工廠的效率提高了2-3％。石墨烯塗層可能會被引入新一代防水裝置，使得防水裝置的底盤不需要再被密封。使用石墨烯作為導電新增劑後，可以規避因為導電劑帶來的底漆顏色變深的問題，對於汽車靜電噴塗的改進十分有利。
資料顯示，加入2%到4%的石墨烯後，底漆塗層值為40-50，完全可以滿足汽車對靜電噴塗的色度要求。
07
導電印刷和包裝
石墨烯基油墨可提供高導電性、柔韌性、高速印刷和低溫固化，這意味著可以對印刷品進行摩擦、彎曲、折皺而不會造成損壞，並且可以穩定地抵抗溫度、溼度和腐蝕，這為諸如醫療裝置、能量儲存裝置、高解析度顯示器以及電化學和生化感測器之類的特殊應用打開了印刷電子產品的大門。
包裝公司MWV與Vorbeck Materials合作，為需要嵌入式安全系統的產品建立了基於石墨烯的包裝，其感測器可以檢測出產品何時被移動，何時被取出等。
08
運動器材
石墨烯基複合材料將有助於生產更堅固、更輕且更耐用的運動器材。
Directa Plus是腳踏車輪胎的石墨烯供應的先驅，早期的實驗室輪胎測試表明，石墨烯的新增會給產品的效能帶來飛躍。在50公里的計時賽中，可以幫助運動員節省40秒的時間，並且石墨烯的應用使得車胎對穿刺和割傷的抵抗力得到了顯著提高。
HEAD公司宣佈了他們的新系列石墨烯網球拍（YouTek Graphene Speed系列）。據稱石墨烯的使用可以使得球拍杆身變得又輕又堅固。
09
超級電容器
超級電容器就像電池和電容器的混合體。石墨烯超級電容器是一種特殊的電容器，擁有異常高的導電性和大比表面積，在能量儲存和釋放過程中比同類產品有較高的優越性。
研究人員曾宣佈了一種基於DVD燃燒器還原方法生產石墨烯超級電容器的新技術。隨後，該技術被改造為生產堆疊式3D超級電容器。堆疊配置大大提高了裝置的能量密度，在測試中，器件在12，000次充放電迴圈中保持穩定，並保留了90％的電容。
10
電晶體
IBM的研究可以使石墨烯電晶體在不久的將來得到應用。該電晶體的研製是IBM承接的美國國防部高階研究計劃局的一項任務中的一部分，美國軍方希望該項研究能夠幫助他們研發出高效能的無線調頻電晶體。
IBM研究院在接受採訪時指出，石墨烯無法在數字計算領域完全取代矽，但它們可以互為補充，以混合電路的形式擴充套件計算機晶片的效能，此類電路不依賴於較高的開關比。同時他們表示石墨烯電晶體電路的尺寸在理論上是無限的，相較於矽基電路，石墨烯的輸電速度要快200倍。
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