一、什么是石墨烯?

　　 石墨烯(Graphene)又稱單層墨，是一種新型的二維納米材料，是目前發(fā)現(xiàn)的硬度最高、韌性最強的納米材料。因其特殊納米結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物理化學性能，石墨烯在電子學、光學、磁學、生物醫(yī)學、催化、儲能和傳感器等領域應用前景廣闊，被公認為21世紀的"未來材料"和"革命性材料"。石墨烯相關專利開始呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(2010 年353 件，2012年達1829 件)。總體看來，石墨烯技術開始進入快速成長期，并迅速向技術成熟期跨越。全球石墨烯技術研發(fā)布局競爭日趨激烈，各國的技術優(yōu)勢正在逐步形成。

　　 石墨烯出現(xiàn)在實驗室中是在2004年，當時，英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈B杰姆和克斯特亞B諾沃消洛夫發(fā)現(xiàn)他們能用一種非常簡單的方法得到越來越薄的石墨薄片。他們從石墨中剝離出石墨片，然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上，撕開膠帶，就能把石墨片一分為二。不斷地這樣操作，于是薄片越來越薄，最后，他們得到了僅由一層碳原子構(gòu)成的薄片，這就是石墨烯。這以后，制備石墨烯的新方法層出不窮，經(jīng)過5年的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)，將石墨烯帶入工業(yè)化生產(chǎn)的領域已為時不遠了。因此，兩人在2010年獲得諾貝爾物理學獎。
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　　 二、石墨烯應用領域?

　　 中科院近期發(fā)布的一份報告指出，石墨烯的研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展持續(xù)升溫，從石墨烯專利領域分布來看，其應用技術研究布局熱點包括：石墨烯用作鋰離子電池電極材料、太陽能電池電極材料、薄膜晶體管制備、傳感器、半導體器件、復合材料制備、透明顯示觸摸屏、透明電極等。主要集中在如下四個領域：

　　 (一)傳感器領域。石墨烯因其獨特的二維結(jié)構(gòu)在傳感器中有廣泛的應用，具有體積小、表面積大、靈敏度高、響應時間快、電子傳遞快、易于固定蛋白質(zhì)并保持其活性等特點，能提升傳感器的各項性能。主要用于氣體、生物小分子、酶和DNA 電化學傳感器的制作。新加坡南洋理工大學開發(fā)出了敏感度是普通傳感器1000 倍的石墨烯光傳感器;美國倫斯勒理工學院研制出性能遠超現(xiàn)有商用氣體傳感器的廉價石墨烯海綿傳感器。

　　 (二)儲能和新型顯示領域。石墨烯具有極好的電導性和透光性，作為透明導電電極材料，在觸摸屏、液晶顯示、儲能電池等方面有很好的應用。石墨烯被認為是觸摸屏制造中最有潛力替代氧化銦錫的材料，三星、索尼、輝銳、3M、東麗、東芝等龍頭企業(yè)均在此領域作了重點研發(fā)布局。美國德州大學奧斯汀分校研究人員利用KOH對石墨烯進行化學修飾重構(gòu)形成多孔結(jié)構(gòu)，得到的超級電容的儲能密度接近鉛酸電池。密歇根理工大學科學家研發(fā)出一種獨特蜂巢狀結(jié)構(gòu)的三維石墨烯電極，光電轉(zhuǎn)換效率達到7.8%，且價格低廉，有望取代鉑在太陽能電池中的應用。東芝公司研發(fā)出石墨烯與銀納米線復合透明電極，并實現(xiàn)了大面積化。

　　 (三)半導體材料領域。石墨烯被認為是替代硅的理想材料，大量有實力的企業(yè)均開展了石墨烯半導體器件的研發(fā)。韓國成均館大學開發(fā)出了高穩(wěn)定性n型石墨烯半導體，可以長時間暴露在空氣中使用。美國哥倫比亞大學研發(fā)出石墨烯-硅光電混合芯片，在光互連和低功率光子集成電路領域具有廣泛的應用前景。IBM 的研究人員開發(fā)出了石墨烯場效應晶體管，其截止頻率可達100GHz，頻率性能遠超相同柵極長度的最先進硅晶體管的截止頻率(40GHz)。

　　 (四)生物醫(yī)學領域。石墨烯及其衍生物在納米藥物運輸系統(tǒng)、生物檢測、生物成像、腫瘤治療等方面的應用廣闊。以石墨烯為基層的生物裝置或生物傳感器可以用于細菌分析、DNA 和蛋白質(zhì)檢測。如美國賓夕法尼亞大學開發(fā)的石墨烯納米孔設備可以快速完成DNA 測序。石墨烯量子點應用于生物成像中，與熒光體相比具有熒光更穩(wěn)定、不會出現(xiàn)光漂白和不易光衰等特點。石墨烯在生物醫(yī)學領域的應用研究雖處于起步階段，但卻是產(chǎn)業(yè)化前景最為廣闊的應用領域之一。

　　 三、各國石墨烯戰(zhàn)略?

　　 各國政府紛紛亮出"商業(yè)化時間表"?？v觀各國石墨烯技術研發(fā)布局，均以產(chǎn)業(yè)化為導向，大量研發(fā)項目都制定了嚴格的"商業(yè)化時間表"，充分考慮商業(yè)化前景，合理安排商業(yè)化應用時間進度。2013 年1 月，石墨烯入選歐盟兩項"未來和新興技術旗艦項目"之一(另一項為"人類大腦工程")，歐盟委員會計劃在未來十年投入10 億歐元開展石墨烯應用技術研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。世界主要國家開展石墨烯相關的研發(fā)項目與資助情況如下表所示。

    中超電纜(002471)獲得由國家知識產(chǎn)權局頒發(fā)的《實用新型專利證書》，專利名稱分別為“石墨烯復合高半導電聚乙烯屏蔽電力電纜”和“帶石墨烯涂層的架空導線”。

　　其中，專利一提供的石墨烯復合高半導電聚乙烯屏蔽電力電纜能夠降低電纜半導電屏蔽體積電阻率，提高均化電場并實現(xiàn)導體屏蔽與絕緣及絕緣與絕緣屏蔽層的光滑無間隙接觸的效果，從而大大提高電纜的運行安全。專利二提供的帶石墨烯的防腐涂層的架空導線防腐性能優(yōu)異、使用壽命長。