全球面对石墨烯材料的研发现状:仍居战略高位,科研力度持续加大!
2023-05-15 10:45:56

对于石墨烯,人们报以无比的期待,也存在着许多的困惑。例如,中国是否已经或将会走在全球石墨烯前列,已经问世的诸如烯旺石墨烯理疗产品,其实际应用效果究竟如何?对此,烯旺科技通过其不断的发展成果,正在给予我们启示和答案。

烯旺科技自成立以来始终坚持扎根石墨烯领域,致力探索如何将这种性能优异的二维材料应用到更广泛的领域,开发出更多潜能。

进入21世纪以来,纳米金刚石、富勒烯、纳米碳管和石墨烯等新型纳米碳材料的迅速发展引起了全世界的广泛关注。当碳材料的尺度缩小到纳米范围时,其部分物理、化学性质将发生显著变化,并呈现出由高比表面积或量子效应引起的一系列独特性能。新型纳米碳材料具有稳定性好、强度高、比表面积高和来源丰富等特点,是最具发展潜力的前沿材料,也是主导未来高科技竞争的战略材料。

 

石墨烯材料

石墨烯不仅是世界上已知的最强、最坚硬、最薄的材料,同时也是已知材料中电阻率最小、导热系数最高的物质。

石墨烯材料根据其形态与应用可以分为微片(粉体)和薄膜两类。石墨烯微片的制备方法包括氧化还原法、插层剥离法、液相剥离法、机械剥离法等;石墨烯薄膜的制备方法包括化学气相沉积法以及外延生长法等。其中,石墨烯微片制备技术已普遍实现产业化,而以化学气相沉积法及卷对卷工艺生长和转移大面积石墨烯薄膜的技术也已取得重大突破。石墨烯材料在应用层面上的发展将会经历以下初级、中级、高级三个阶段。而一旦石墨烯量产化成熟,晶圆级石墨烯单晶取得突破之后,将通过系统集成,不断挑战技术突破,在技术门槛更高的未来生物医疗、高频器件以及高强度多功能复合材料等领域,有望发挥颠覆传统产业的潜力。

 

全球研发现状

2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫第一次成功地从石墨中分离出了sp2杂化的石墨烯,自此石墨烯的研究掀起了热潮。特别是近年来,英、美、德、日、韩各国以及欧盟均将石墨烯的研发上升至战略高度,各学术界和产业界纷纷发力与国家高层布局遥相呼应,正在形成技术研发和产业投资的高潮,力争把握石墨烯技术革命和产业革命的机遇。

作为石墨烯的诞生国,2011年起英国政府将石墨烯定为重点发展的新兴技术,投入巨额资金,重点研究领域涉及电子信息、传感器、复合材料、储能材料以及结构材料,还于2018年建成了第二个石墨烯技术创新中心——英国石墨烯工程创新中心(GEIC)。产业层面,除英国本土企业外,英国国家石墨烯研究中心还与全球约50家企业建立了合作关系,旨在将石墨烯的基础研究推向产业化。

近年来,德国政府携手欧盟通过政策鼓励、资金支持充分调动国内科研机构、企业和高校的积极性,全面参与石墨烯研发项目,形成了政产学研一体的石墨烯研发网络,在石墨烯应用于光子和光电器件领域具有较强优势。

2013年,欧盟启动石墨烯旗舰计划(Graphene Flagship),总投资高达10亿欧元,并在一年后发布了石墨烯科技路线图。运行至今,石墨烯旗舰计划带领英、德、法、意大利、荷兰、丹麦等欧洲国家,携手推进石墨烯的研发和产业化进程,并积极促进了与全球其他地区的合作交流。

美国政府在布局石墨烯的研发应用时针对性极强。国防部开展了多项石墨烯研究项目,重点是将其应用于最具颠覆传统产业潜力的更轻、更小、更快、更高频的电子器件领域,以及提高军事能力的复合材料和传感器领域,以期占据军事前沿技术的制高点。

韩国石墨烯制备技术和器件研究发展迅猛,政府提供了数亿美元的资金支持相关研究,主要研究机构包括部分高校以及三星电子和LG公司,在薄膜制备、光电器件、晶体管以及OLED等方面已拥有丰富的应用研究成果,并积极与英国及欧洲石墨烯旗舰计划开展合作。

日本政府近年来大力支持包括石墨烯在内的纳米碳材料相关研究,经产省投资120亿日元鼓励研发。在政府的支持下,日本在石墨烯量产技术、储能应用等方面取得一定成果,试图利用石墨烯的优异性能巩固其在电池领域的传统优势。

 

我国近年在石墨烯领域开展了大量研究,跻身世界石墨烯研究领域第一梯队,申请专利总数世界第一,在石墨烯制备、物性与应用基础探索方面获得了一批具有国际影响力的创新研究成果。我国政府也对石墨烯研究及其产业发展也给予了大力支持。《新材料产业“十二五”发展规划》中将石墨烯作为重点发展的前沿新材料。《“十三五”国家科技创新规划》中明确将石墨烯列为重点发展的先进功能材料与颠覆性技术。

我国石墨烯产业奠基人冯冠平教授2015年创办了烯旺科技,发明了国际专利、石墨烯行业核心技术——石墨烯发热膜被发明出来,烯旺科技成为世界首家石墨烯加热应用规模性生产的企业。并且自此以后进入快速创新发展时期。目前已拥有专利300多项,产业创新产品涉及养护护具、发热服饰、石墨烯供暖和美容、能量房等消费品领域,以及石墨烯粉末涂料等工业应用领域。

未来发展趋势

未来,石墨烯作为国际高科技产业竞争的热点,其发展将主要从制备技术和产业化应用层面进行全面提升。制备技术上将进一步发展高质量石墨烯粉体和石墨烯薄膜的可控、绿色、低成本和大规模工业化制备技术;产业化应用上将探索广泛应用领域的发展潜力,努力发展石墨烯“杀手锏”和高性价比应用。此外,国际上石墨烯标准化推进工作也在稳步进行中。

自烯旺科技成立以来,除了开辟了石墨烯发热应用和智能穿戴领域,成为中国石墨烯行业内权威性、知名度极高的企业被广泛认可。而更作为一家在深圳扎根的企业,烯时代品牌作为高新企业代表,在深圳拥有很高的品牌认知度,用户众多,认可度高,口碑广为传播。烯旺科技获得深圳知名品牌,是深圳首家获此殊荣认证的石墨烯企业,在全国范围内也属首次。这意味着我国石墨烯行业正迎来快速发展,更加深入地走向百姓的生活。