有望入选“十三五”发展规划：石墨烯蓄势待起

目前，各有关部门已经逐步启动了新材料产业“十三五”发展规划的编制工作，石墨烯入选“十三五”重点产品已成大概率事件。

对石墨烯材料的发展，政府部门作出了重点扶持的考虑。工信部节能与综合利用司司长高云虎曾表示，在编制新材料产业“十二五”发展规划时，石墨烯产业应用前景并不明朗，因此在规划文本及产品目录中，没有把石墨烯作为重点，“但随着石墨烯技术与应用的突破，工信部下一步将考虑统筹研究石墨烯材料”。

在新材料产业“十二五”发展规划中，石墨烯作为前沿新材料中的纳米材料被提及，但并未列入重点产品目录。

石墨烯是一种由碳原子紧密堆积构成的二维晶体，它是目前人类已知强度最高、韧性最好、重量最轻、透光率最高、导电性最佳的材料。由于结构原因，石墨烯性能优越，如导电性极强、超高强度、较高的导热性能、超大比表面积等。作为一种技术含量极高的碳材料，石墨烯在半导体、光伏、锂电池、航天、军工、LED、触控屏等领域都将带来一次材料革命。由于售价高昂，石墨烯目前尚未产业化。业内人士认为，作为一种理想的替代型材料，石墨烯一旦实现产业化其规模至少在万亿以上。

一、MIT技术人员研究出新型石墨烯量产方法或改变触摸屏产业

石墨烯（Graphene）是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是世界上已知的最薄、最坚硬的纳米材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。

石墨烯出现在实验室中是在2004年，发现石墨烯的两位英国曼彻斯特大学的科学家也因此获得了2010年诺贝尔物理学奖。

制备石墨烯的一般方法在高温炉中通入含碳气体，使得石墨烯沉淀在铜或镍等金属上，但要真正使用石墨烯，还需要将它从金属上转移到硅片或高分子薄膜等基底上，这个过程比获得石墨烯还要复杂，而且可能会破坏和污染石墨烯。

MIT技术人员最近发布了一种新的转移方法，能够大幅提升转移过程的效率。他们的方法是制造一种金属面夹心板，使石墨烯沉淀在金属的两面而不像原来一样只在一面。将夹心板附着在一块玻璃上。剥离金属和石墨烯，石墨烯就直接留在了玻璃上，这样的玻璃可以用于电视或移动设备屏幕的制造。

这种方法不仅局限使用玻璃，可以用在生产太阳能电池的柔性材料或直接在硅晶片上。

现在实验已经证明该方法的有效性，下一步需要做的就是进一步提升优质石墨烯的产量。这一技术在未来可能会在触摸屏、太阳能电池等领域引起一系列影响深远的连锁反应。

二、石墨烯在触摸屏领域全球研发概况

目前，在这个领域研究的国家有英美韩中日等，已经产业化的公司有四家，分别是韩国三星、日本索尼、辉锐和二维碳素。美英CambriosTechnologies、3M；日本东丽、东芝、索尼、产综研及信越聚合物；韩国的三星等厂商在石墨烯方面研发迅速。

1、欧美地区

欧洲是石墨烯的诞生地，十分注重在这一领域提前布局。

2013年1月，欧盟委员会将石墨烯列为“未来新兴技术旗舰项目”之一，该项目的研究范围十分广泛，其中石墨烯的制备是核心。欧盟委员计划十年提供10亿欧元资助，将石墨烯研究提升至战略高度。

英国去年底宣布将追加投资2150万英镑资助石墨烯研究项目，推进石墨烯的商业化进程，并建立一个国家级研究机构——国家石墨烯研究所(NGI)，这也使该机构有望成为世界领先的石墨烯开发和开采中心。

美国辉锐科技是一家石墨烯技术发展公司，率先进军大面积石墨烯柔性触控屏市场，并获专业的科技行业投资基金IDG资本入股成为其股东之一。辉锐科技计划于未来3年投资共1.5亿美元发展石墨烯移动设备市场，能制造大面积的柔性触控屏，应用于手机﹑平板计算机及便携式电子显示屏等市场。

除辉锐科技外，美国的3M、CVD等企业在石墨烯电子产品方面发展迅速。

2、韩国

近年来，韩国政府积极支持本国科研机构和公司开展石墨烯技术研发及商业化应用研究。在政府的高度重视与支持下，韩国在石墨烯技术走向市场方面取得了诸多突出的成果。2010年，韩国三星公司和成均馆大学的研究人员在一个63厘米宽的柔性透明玻璃纤维聚酯板上，成功制备出电视机大小的纯石墨烯，并用该石墨烯制造了柔性触摸屏。2011年，韩国研究人员，开发出基于石墨烯的柔性有机电致发光器件。

此外，韩国的石墨烯专利量居全球第三，达到1160项，远高于欧洲其他国家，仅次于美国和中国。

3、日本

在与欧美和韩国相比起步稍晚的石墨烯量产技术领域，日本的企业和研究机构在去年几乎同时发布了领先世界的成果。

索尼制作出了长约120m*宽230mm的石墨烯薄膜，这是目前全球最长的石墨烯薄膜。这种石墨烯应用到透明导电膜是目标用途之一。索尼通过对化学气相沉积(CVD)法加以自主改良取得了此次的成果，CVD法作为合成大面积石墨烯的方法而广为人知。

日本产业技术综合研究所发布了以卷对卷方式合成薄膜宽度为594mm的石墨烯的制造装置。产业技术综合研究所采用以微波等离子为基础，利用300～400℃的低温CVD法合成石墨烯的方式。此外，东芝实现石墨烯与银纳米线复合透明电极的大面积化；松下已经成功将石墨散热膜的厚度减少到只有10微米(人类红细胞直径仅为5微米)，1微米相当于1米的一百万分之一，薄度相当惊人。

　　三、我国触摸屏行业石墨烯材料的应用与研发

中国具有发展石墨烯产业得天独厚的条件。据悉我国石墨矿储量占世界总储量的75%，生产量占世界总产量的72%，是我国少有的几种具有国际竞争优势的矿产之一。截至2012年我国在石墨烯研究领域的文献贡献量已达5072篇，占全球的石墨烯文献量的29.2%，超过美国的27.3%位居世界首位。

据悉，自2004年石墨烯被发现以来，如何解决大面积、高质量石墨烯制备和快速高效转移两大关键问题，让石墨烯应用于透明电极中，一直困扰着很多研究者。

如果电阻触摸屏要采用这种材料，需要先在金属表面上催化生长石墨烯，再把它转移到适合的基底上，才能进行应用。[!--empirenews.page--]

石墨烯的制成需要有尖端的制备工艺，目前业内主要有四种制备方法，分别是机械剥离法、外延生长法、氧化石墨还原法、和气相沉积法(CVD)。前三种的原材料均为石墨，CVD法原材料则为甲烷居多。由于制造成本相对较低，目前业内多采用机械剥离法和氧化石墨还原法制造石墨烯。

目前，在石墨烯薄膜和石墨烯微片这两个方向上，我国都在进行积极探索。

在石墨烯触摸屏的研发方面，常州二维碳素科技公司的研发团队已突破了石墨烯薄膜应用于中小尺寸手机的触摸工艺，实现了石墨烯薄膜材料和现有ITO模组工艺线的对接，正积极联合上下游企业、行业协会、各地标准院起草相关行业标准。

业内专家表示，石墨烯薄膜工艺线只需要对现有ITO模组工艺线进行简改造就可以完成对接，石墨烯薄膜材料在触控显示领域的产业化应用将加速。

二维碳素科技总裁金虎表示石墨烯用于触摸屏比ITO玻璃有很多优势，例如ITO要用到铟，这是一种稀土材料，全球存量很少，而且有毒不易回收，而石墨烯材料很简单，也容易回收，更突出的是它的柔性很好，易于弯曲。二维碳素科技的于庆凯博士在2008年4月首先发表了用化学气相沉积(CVD)的方法在镍和铜基底上合成石墨烯的生长方法，并成功生长出了世界上第一块大尺寸的高质量石墨烯薄膜，从而使得大规模生产石墨烯薄膜成为可能。2010年，于博士提出并实现了用生长单晶石墨烯阵列来解决大尺寸石墨烯单晶难以合成的难题，这一成就将推进石墨烯高速电子器件的研究和应用。

目前，国内的学术界和产业界正在紧锣密鼓推进石墨烯的产业化，随着石墨烯产业技术创新战略联盟的成立，这一速度有望提升。

金路集团与中科院金属研究所联合开发电池级石墨烯技术已于2012年11月11日对共同完成的“石墨烯材料的规模化制备技术”通过了成果鉴定。公司截止2012年12月31日，共计投入资金600余万元，获得财政补助1300余万元。另外，公司在研石墨烯透明导电薄膜、石墨烯基三位网络散热材料、石墨烯基动力电池项目。在石墨烯透明导电膜方面，金属研究所能制备出4英寸的石墨烯透明导电薄膜。

中国宝安旗下的深圳贝特瑞的特色则是产业链完备和客户雄厚。贝特瑞是目前全球唯一一家拥有完整的石墨烯价值产业链的企业，公司在2011年11月完成石墨烯中试线建设并投入生产。据了解，贝特瑞向国家提交了与石墨烯相关的4项专利申请，其中“制备球状石墨烯的方法”已在今年4月28日收到发明专利证书。根据公开资料显示，贝特瑞目前在锂电池负极材料方面占据了全球市场三成左右的份额，三星、LG、松下、比亚迪等都是贝特瑞的客户。

常州二维碳素科技有限公司今年五月宣布其第一条年产3万平方米石墨烯透明导电薄膜生产线实现量产。这条石墨烯透明导电薄膜生产线的投产和供应用的石墨烯电容触摸屏中试线的成功搭建，标志着石墨烯材料在制备和应用的产业化上迈出了关键性一大步。

乐通股份今年初与宁波墨西签署了《石墨烯油墨项目合作协议》，商定组建合资公司从事石墨烯油墨的研发和生产，计划总投资1亿元人民币，合资公司的注册资金为3000万元人民币，公司以现金出资人民币2400万元(占80%股权)；乙方以石墨烯油墨的相关技术作价出资600万元(占20%股权)。宁波墨西承诺将以最优惠的价格向合资公司稳定提供石墨烯原料，双方将利用自身的营销网络帮助合资公司推广石墨烯油墨产品。

华丽家族去年7月披露控股股东南江集团及皙哲投资、中科院宁波材料所、刘兆平研发团队于2012年4月组建宁波墨西科技有限公司，该公司投建的世界上第一条量产石墨烯生产线预计将于2013年建成投产。石墨烯属于高科技新材料，石墨烯产品的成熟并走向产业化还需后续大量的研发和投入。而南江集团暂无将石墨烯项目转让或指定给上市公司的计划。

方大炭素将建成全球最大的特种石墨生产基地，针状焦及超高功率石墨电极的综合产能也将位居全球炭素企业首位。2013年5月，公司收到了国家知识产权局对“以石灰石为原料制备石墨烯的方法”授予的发明专利权通知书。

四、石墨烯将改变手机行业

或许你对“石墨烯”这种材质并不熟悉，但实际上它将有可能改变我们未来的数字生活。从物理学角度来说，它是世界上第一个二维材料、比人类头发细一万倍，拥有柔韧性、透明的形态，并且能够导电。而在科技领域，包括三星、诺基亚等厂商都在致力于石墨烯材质的研发及应用，有望被应用在触摸屏、电池、传感器、晶体管等各种领域。也就是说，石墨烯是一种能够改变手机等数码产品未来形态的技术，主要体现在下面5个方面：

1. 柔软且坚不可摧的触摸屏

由于石墨烯柔韧、透明且可以导电的特性，相比传统玻璃，它更适合作为屏幕面板。包括美国德克萨斯大学、韩国成均馆大学均在早期进入此领域进行研究，并取得了一定的成功；而科技公司方面，三星在2011年已经研发出40英寸的石墨烯触摸屏面板、索尼则在2012年进一步将其柔性化。

也就是说，柔性屏幕的发展可能会因为石墨烯技术而取得突破。目前，真正商用的柔性屏幕仍无法实现任意弯曲且不会损坏，预计三星会在此领域率先取得突破，提出柔性石墨烯触摸屏，应用在手机、可穿戴设备领域。

2. 充电速度更快的柔性电池

同理，石墨烯也能够应用在电池领域，解决目前电池技术的瓶颈。试想一下，一颗能够随意弯曲的电池，不仅更加安全，还可以在20秒内完成充电，显然是柔性屏幕手机的福音。这并非幻想，目前加州大学洛杉矶分校已经研制出石墨烯超级电容，厚度就如一张A4纸一般，并且具有柔韧性，可随意弯曲，量产也比较容易，充电速度是目前锂电池的100至1000倍。

除此之外，石墨烯电池也能够实现更大的容量。美国西北大学在石墨烯间的夹层加入了硅电极，来实现超出目前10倍的容量。这些案例都意味着：未来你的手机不仅会轻薄，电池电量还将达15000mAh、并且在几分钟内就可以充满。

3. 更好的镜头传感器

目前数码摄像头的传感器材质基本上都是CMOS（互补金属氧化物半导体），尺寸方面几乎很难缩小，所以全画幅单反的体积依然惊人。但如果使用石墨烯，不仅可以将其变得更加小巧、还将具有更高的光线敏感性及更少的功耗。[!--empirenews.page--]

目前新加坡南洋理工学院研制出的石墨烯传感器，已经拥有相当于CMOS 1000倍的光线敏感性、并减少10倍的功耗，这意味着未来数码相机也许不会再出现噪点、并且可以在保持大画幅的同时减少机身尺寸。

不仅仅是科研机构，诺基亚早在2011年就已经申请了石墨烯传感器专利，我们希望在未来的微软Windows Phone上看到这个特性。

4. 石墨烯晶体管

石墨烯还有可能被应用在晶体管上，对半导体行业的影响将是巨大的。简单来说，它能够让CPU、GPU更加省电，拥有更好的散热性，集成度也更好，从而实现更广泛的性能提升。

5. 更快的网络

相关研究人员表示，由于石墨烯的光学响应率非常高，所以可以作为光纤传导介质，将目前的互联网速度提升100倍。相信随着研究的不断深入，石墨烯会更多被应用在电信基础设施领域。

石墨烯的潜力显然是巨大的，除了上述方向，它还可以用于太阳能电池、气体传感器、海水淡化、航空航天甚至是制造更薄更强韧的保险套。随着研究的深入，包括比尔·盖茨基金会、曼彻斯特大学国家石墨烯研究所、麻省理工学院等众多机构都将加速其发展，相信在未来几年我们会看到它的实际应用价值。