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2025年全球石墨烯市场发展展望 2022-5-5 14:28:32   


石墨烯是由一个碳原子与周围3个近碳原子结合形成蜂窝状结构的碳原子单层。理想的单层石墨烯片是由一层密集的碳六元环构成的,没有任何结构缺陷,厚度约为0.35nm,是目前为止最薄的二维纳米碳材料。石墨烯是目前自然界最薄最强韧的材料,断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。目前石墨烯可量产的制备方法主要为氧化还原法和化学气相沉淀法(CVD)。其中氧化还原法的原材料为石墨,CVD法的原材料为甲烷、乙炔等含碳气体。目前的趋势是生产缺陷极小的高品质石墨烯。因此,CVD法在大多数应用中使用频率更高。

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石墨烯应用领域

由于石墨烯具有优异的复合性能,虽然目前其下游应用还没有实现产业化,但是其潜在的应用领域非常广泛。在这些潜在应用领域中,应重点关注复合材料、过滤器、储能、晶体管、传感器、柔性透明电极等。石墨烯的特性组合使其应用广泛。但需要注意,这些应用通常都需要石墨烯的导电性或机械性能。这就导致石墨烯在每个应用领域都存在竞争材料,且与之相比,石墨烯的性能表现各异。

 

轻量化复合强化材料

交通领域,特别是航空、航天和汽车行业,大部分应用都需要轻量化复合强化材料。以碳复合材料替代金属实现汽车的轻量化,可以有效提高能源效率。政府大力推动汽车能效提高也部分推动了产业的发展。而在轻量化材料的替代过程中,石墨烯将发挥重要作用。

 

石墨烯的性能远超这些应用领域的需求。石墨烯是截至目前人类已知强度最高物质,与单壁碳纳米管相当;韧性是碳纤维的20倍;具有极高的拉伸强度。而且,自下而上的合成可使石墨长在铜或镍的泡沫上。利用催化金属进行蚀刻,可以产生多孔的轻质石墨烯泡沫。


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