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2、石墨烯超级电容器
超级电容器是一种能量存储和功率补偿的器件,在混合动力、移动通讯、应急电源、国防科技等领域有广阔的应用前景。电极材料是其生产的关键部分,占整个电容器生产成本的40%左右,目前超级电容器电极材料应用最广泛的是碳材料,包括活性炭和碳纳米管等。其中活性炭的内部孔径结构控制比较难,比表面积利用率低,电化学性能不稳定;其次,碳纳米管的价格比较昂贵(400元/克),而且难以纯化,从而极大地影响了碳纳米管在超级电容器中的实际应用;石墨烯是一种新型的碳材料,电导率高、比表面积大、且化学结构稳定,表面更有效的释放,有利于电子的渗透和运输,因此如能实现石墨烯规模化制备并降低成本,相对于其他碳电极材料石墨烯更适合作为超级电容器电极材料。
3、 其他未来应用
Ø 生物医学
石墨稀量子点的生物相容性良好,并且具有良好的光学性质,其可以广泛用于细胞成像、纳米药物运输系统、生物检测、 生物成像、肿瘤治疗、生物传感器等生物医学领域的研究。
Ø 可穿戴设备
目前可穿戴设备在适配人体结构上存在致命缺陷,不可任意弯曲、自由伸缩的柔性显示屏和原材料并没有应用到其中,这将限制智能穿戴设备的使用方式。石墨烯具备透明、柔韧,导电性能高,可以任意变化,应用于穿戴设备才能更好适配人体,实现消费突破。当前,技术上石墨烯柔性屏幕已经获得突破,如果突破柔性原材,石墨烯将在未来会更好地适配可穿戴设备。
3我国石墨烯应用的发展瓶颈
1石墨烯材料现阶段应用技术不成熟
2石墨烯规模化制备成本过高
3替代品仍没有结束“历史使命”
石墨烯在新能源方面的应用一直是最受业内关心的问题,“石墨烯电池”通常与超级电池联系起来。但目前由于工艺、成本、等外在因素的影响下,往往“石墨烯电池”的噱头要大于实用。因此高纯石墨仍是目前石墨资源高端产业化的主流应用产品, 它和石墨烯的性能较为相近,具有良好的导热性、耐温性、自润滑性、传导性、抗热震性、耐腐蚀性等性能,广泛应用于冶金、化工、航天、电子、机械、核能等工业领域。目前高纯石墨在市场中主要应用是:电池工业的电池负极材料、冶金工业的高级耐火材料与涂料以及电气工业的导电剂等。而且目前市场中高纯石墨已经不只停留于碳含量99.9%的水平,99.99%和99.999%碳含量的高纯石墨已经可以实现规模化生产,应对更高端的应用需求。
小结,目前我国石墨烯在发展中受到应用的技术不足和制备成本过高等因素的限制,这两点也导致石墨烯在替代其他材料中遇到了阻碍。高质量高纯石墨更多作为重要的替代原材料应用到高新和战略新兴产业,因此在未来两年高质量高纯石墨的需求潜力有望得到释放。但是,目前高纯石墨主要生产工艺“酸碱法”能耗较大而且废水污染严重,因此在环境友好型社会中进行高纯石墨应用也不是最好的选择。
4石墨烯在我国的应用及市场分析
1我国石墨烯应用现状
目前我国不管是石墨烯原料、产量、销量还是石墨烯专利技术都处于全球第一位,因此我国在发展石墨应用具备绝对的优势。我国石墨矿产储量为20亿吨,占全球石墨矿产资源总储量的72%,占全球总产量的80%。另外,我国石墨烯专利除去石墨烯制备相关专利以外,石墨烯专利主要集中在电子行业储能器件和复合材料领域,总占比73.5%。
目前世界还处于石墨烯专利布局时期,下游应用需求不足是很正常的事情。中国虽然在石墨烯专利数量上位列世界第一位,但是企业参与主体和石墨烯应用技术多方面布局还需加强。国内企业虽然积极相应国家政策,但石墨烯下游产业链仍未形成,国内石墨烯应用处于第一阶段。随着国家政策导向影响,石墨烯的基本应用也将逐渐推进产业化应用,对于我国石墨烯产业在未来更深阶段应用的发展具有助推作用。
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