石墨烯相变材料论文

石墨烯相变材料论文（精选8篇）

1.石墨烯相变材料论文 篇一

《石墨烯：未来材料宠儿》中考语文阅读答案

①想在一秒钟内下载一部高清电影吗?石墨烯调制器的问世或许能让这个愿望得以实现。

②美国华裔科学家张翔教授的研究团队用石墨烯研制出一款调制器，这个只有头发丝四百分之一细的光学调制器具备的高速信号传输能力，有望将互联网传输速度提高一万倍。

③20，英国物理学家安德烈·海姆和·康斯坦丁诺沃肖洛夫成功地从石墨中分离出石墨烯，凭借“在二维石墨烯材料的开创性实验”，这两位科学家共同获得了20的诺贝尔物理学奖。

④石墨烯的`发现，之所以意义重大，是因为它创造了诸多“纪录”。

⑤石墨烯是世上最薄的材料，只有0.34蚋米厚，十万层石墨烯叠加起来的厚度大概等于一根头发丝的直径，它比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，每100纳米距离上可承受的最走压力竟然达到了2.9微牛左右，这意味着，如果制成包装袋，那么它将能承受走约两吨重的物品。在石墨烯中，电子能够极为高效地迁移，迁移速率仅为光速的三百分之一，远远高出其在硅、铜等传统半导体和导体中的速率。

⑥让材料学家更为惊喜的是，石墨烯几乎完全透光，透光率在97%以上。它在透明电极方面的应用会大幅降低电子设备的成本，并使其更省电、更清晰。同时，石墨烯太阳能技术的光电转换效率高速60%，是现有多晶硅太阳能技术的2倍，这使太阳能产业的升级成为可能。

⑦ 超轻防弹表，超薄超轻型飞机、超薄能折叠的手机、高强度航空材料，高性能储能和传感器、超级电容器，甚至更富想象力的太空电梯，石墨烯众多的优越特性，使越来越多基于石墨烯材抖的未来设备进入科学家的研究视野.可以说，石墨烯是过去十年，乃至未来几十年，所有材料“明星”中最耀眼的一颗。

17.为什么说石墨烯是未来材料的宠儿?(3分)

答：__ __

18.简要概括文章第⑤段介绍了石墨烯的那些特点。(3分)

答：__ __

19.试分析第⑥段画线句子使用了什么说明方法，有何表达作用?(3分)

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20.删掉第⑤段加点的“大概”一词好不好?为什么?(3分)

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2.石墨烯相变材料论文 篇二

有机相变材料PCMs具有腐蚀性小、相变过程中几乎没有相分离、化学性质稳定、价格便宜等优点[4], 在电力移峰填谷、工业余热回收、太阳能利用等领域常见应用, 如日本已实现工业余热储能的运输和正在开发太阳能储能发电系统[5]。然而, 该类材料普遍存在导热系数低的缺点, 通常在0.15~0.3W/ (m·K) 之间[6], 因此提高其导热能力显得尤为关键。目前, 常用于改进其导热性能的主要途径是制备复合相变材料, 即在相变材料中添加高导热的金属或非金属材料, 如向PCMs中添加多孔材料[7]、金属粉末[8]、金属泡沫[9]等。如Karaipekli[10]向硬脂酸中添加7% (wt%, 质量分数) 的碳纤维, 硬脂酸的热导率提高了206.6%。近年来有关纳米流体的研究结果表明, 颗粒的有序团聚可显著提高流体的导热性能[11,12]。有序团聚体可以在固体晶体中形成, 但在液体中难以形成和保持。因此, 研究一种具有较大长径比、高导热、在液体易形成有序团聚体的颗粒进行导热强化研究非常有意义。

纳米石墨烯片GnPs继承了天然石墨优异的导热性能[13], 厚度为纳米尺度, 粒径为微米尺度, 其巨大的形状比 (粒径/厚度) 极容易在基体中形成导热链。本研究以纳米石墨烯片为导热增强相, 制备了熔化态具流动性的纳米GnPs/石蜡复合材料, 区别于以膨胀石墨为支撑材料的定型复合材料[14], 对纳米GnPs/石蜡的相变特性和导热性能进行了研究。

1 实验部分

1.1 原料与表征

纳米石墨烯片 (纯度>99.5wt%, 厚度4~20nm, 直径5~10μm, 层数<30) , 中国科学院成都有机化学有限公司;切片石蜡 (熔点58~60℃) , 上海华申康复器材厂。

纳米GnPs和相变材料之间的复合情况用红外光谱仪 (FT-IR, 日本岛津公司) 分析, 观测波数400~4000cm-1。材料的相变特性 (相变温度和相变潜热) 通过差示扫描量热仪 (DSC, 美国Ta Znstrument Inc公司) 进行表征, 测试时的升、降温速率为5℃/min, 温度设定范围为25~75℃。导热系数的测试采用一套基于瞬态热线法的装置 (TC3010, 西安夏溪电子科技有限公司) , 其测试误差为2%。

1.2 GnPs/石蜡复合相变材料的制备

固体石蜡在75℃恒温水浴中熔化, 在磁力搅拌作用下将纳米石墨烯片缓慢加入熔化石蜡中, 磁力搅拌15min;将所得悬浮液再进行1h的超声震荡, 超声温度为75℃, 即得GnPs/石蜡复合相变蓄热材料。按上述方法制备分别配置质量分数为0.2%、0.5%、1%和2%的样品待用。

2 结果与讨论

2.1 FT-IR分析

采用FT-IR研究石蜡与纳米GnPs异质相之间的界面相互作用和复合相变材料的化学结构组成, 结果如图1所示。图谱中有几个显著的吸收峰, 2912.02cm-1、2845.44cm-1为CH2基团的C-H吸收谱带, 1459.29cm-1为CH3和CH2基团的C-H面内弯曲振动吸收谱带, 717.79cm-1为 (CH2) n基团n>4时C-H面外弯曲振动吸收谱带 (尖锐的吸收窄带) 。从2条曲线的对比可见, 2条曲线的峰位基本吻合, 复合材料中没有出现新基团的特征峰, 说明纳米GnPs与石蜡之间在复合过程中没有发生化学反应, 仅以物理的方式彼此结合[15]。

2.2 纳米GnPs含量对复合材料相变特性的影响

不同质量分数GnPs/石蜡复合相变蓄热材料熔化和凝固过程的DSC曲线如图2所示。从图可看出, 各相变材料熔化和凝固曲线的线型非常相似, 说明它们具有相似的相变历程。熔化和凝固相变过程中均出现2个相变峰, 较大峰为石蜡的固-液α相变峰, 较小峰为石蜡的固-固β相变峰。从图2不易观察出纳米石墨烯片对石蜡相变特性的影响, 因此在表1中列出了熔化和凝固过程中相变温度和相变潜热的测量值。

如表1所示, Teim、Teis为熔化和凝固的外推温度, Tpm和Tps为熔化和凝固的峰值温度;ΔHm、ΔHs为熔化和凝固过程的相变潜热, 以图2中曲线与水平基线所包含的面积积分得到。同时, 在纳米GnPs/石蜡复合相变材料中, GnPs作为传热强化相, 只起到导热增强的作用, 对相变潜热并没有贡献, 因此复合相变材料的相变潜热理论值可通过下式计算:

式中, ΔHc和ΔHm分别为复合材料和纯石蜡的相变潜热, kJ/kg;w为纳米石墨烯片的质量百分含量, %。此计算值同样列于表1中。

从表1可知, GnPs对相变材料的外推温度 (即相变温度) 和峰温影响不大, 但对材料的相变潜热值影响较明显。随着GnPs质量分数的增加, 复合相变材料的相变潜热值逐渐减小。在质量分数1%时, 熔化和凝固过程的相变潜热分别下降约9.6%和10.1%。复合材料的相变潜热实验值均小于计算值, 在复合相变材料研究中都出现了相同的情况[16]。一方面, 由于GnPs作为导热强化相对相变潜热没有实质的贡献, 因此随其质量分数的提高, 复合相变材料的总相变潜热必然会有所下降;另一方面, GnPs与石蜡复合后, 有一部分液态或固态的材料包覆在GnPs表面, 该膜层内液体和固体分子排列发生变化, 其自由能状态也因之改变, 表面自由能在体系能量中占很大比重, 进而体系的热性质发生变化[17]。

2.3 纳米GnPs含量对复合材料导热系数的影响

图3为在室温21℃下, 不同GnPs含量的复合相变材料导热系数的相对提高率。同时绘制了通过二元复合材料有效导热系数的Maxwell模型得到的拟合曲线, 其计算公式为[18]:

式中:φ为分散相体积分数;λp为GnPs的导热系数, 2000W/ (m·K) [19];λm为石蜡的导热系数, 采用实验值0.2706W/ (m·K) 。

如图3所示, 随GnPs含量的增加复合材料导热系数呈非线性增大, 当GnPs含量从0.2%增大到2%时, 复合材料的导热系数增加率从7.3%提高到34.2%。同时, 本研究的测量值高于Maxwell模型的预测值。主要是由于纳米石墨烯片并非球形粒子, 且GnPs的纳米薄片状结构使得颗粒在基体中相互接触和搭接概率增大[20], 易在基体中形成导热通道, 改变了体系内部的能量传递方式, 导致复合材料的导热系数提高显著。随GnPs含量的不断上升, 复合相变材料的导热系数将持续增大, 但是过量的导热强化相会影响复合相变材料的储热密度。

2.4 GnPs含量对复合材料热性质的影响

以复合相变材料熔化过程的相变潜热为例, 就GnPs含量对复合材料热性质的影响进行了分析, 如图4所示。随着GnPs含量的增加, 复合材料的导热系数逐渐升高但相变潜热逐渐降低。这表明, 采用纳米GnPs对相变材料导热性能改善时, 将不可避免地使材料的相变潜热减少。在应用中应综合考虑各项性能指标, 选择合适的GnPs添加量。GnPs/PCM的成本由纳米GnPs的成本决定, 而纳米GnPs可由来源广泛的天然石墨制得, 且PCM中纳米GnPs的添加量很少, 因此, 添加高导热的纳米GnPs是改善有机相变材料导热性能的一种有效途径。

3 结论

3.未来的材料：石墨烯 篇三

它早在2004年就被第一次合成出来，但它一直等到2010年才声名鹊起，原因是它的两位发现者俄罗斯籍学者安德烈·海姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）共同获得了2010年的诺贝尔物理学奖。安德烈·海姆在获奖感言中说，石墨烯的应用前景是不可估量的。

由石墨烯做为两极制成的电池样品续航能力是普通电池的10倍，所需的充电时间也更少。 这种材料用途极广，可以用来制造拥有透明弹性屏幕和超高速太阳能充电电池的电子设备。它在航空，医药和其他领域的应用目前正在研究开发中。除此之外，它拥有极佳的结构可以更具具体的需求被改造成新的所需材料。也就是说，它就像万能材料。

对石墨烯性能的研究已经成为了世界许多科学家的课题。其中西班牙的理论物理学家做出了突出的贡献。

开发阶段

所有人都在谈论这种材料，然而只有没几个人见过其真身。这是因为尽管石墨烯的应用前景无量，但它现在仍然处于开发阶段。石墨烯是一种极薄的碳复合薄膜（仅有一个原子的厚度）。由石墨中分离而出，石墨通常被用来制作铅笔，刹车片或者生产钢。作为原材料石墨在在自然界中蕴藏丰富。获得石墨可以通过开采天然石墨矿（西班牙这种矿的矿藏很丰富）或者人工合成石墨。

然而，目前主要的障碍是没法大规模的生产石墨烯。热苏斯·德拉·福恩特（Jesús de la Fuente）向记者解释说。他是西班牙格拉费纳纳米材料公司（Graphenea Nanomaterials）的总裁。而该公司是目前仅有的几家生产这个材料的公司之一。西班牙以石墨烯作为生意的公司还有 Avanzare 公司和GranphNanotech 公司。

生产石墨烯的方法有好几个。撕胶带法（机械剥离）就是当初海姆发明石墨烯的方法，这个方法可以用在一些实验中，但在工业生产中不是一个有效的方法。它的商业化最起码需要2个形态：薄膜状和粉尘状。

薄膜状石墨烯

总部位于西班牙圣塞巴斯蒂安（San Sebastián）的格拉费纳公司（Graphenea）是生产薄膜状石墨烯的三大国际公司之一（另外两家是美国公司）。福恩特在电话采访中说：“我们生产的是高纯度石墨烯，拥有最佳性能。通常用来生产电池电极，触摸屏，太阳能电池板，电子数码产品和用于航空行业的高速模拟计算机或高级合成材料。”

该公司生产石墨烯使用的不是石墨，而是沼气。使用一项名为化学气相沉积的技术（Chemical Vapor Deposition， CVD，是一种用来产生纯度高、性能好的固态材料的化学技术）。福恩特说：“这项技术让我们拥有了很大的优势，我们不再依赖任何的矿产品了。”

福恩特解释了石墨烯片制作的过程：“在化学气相沉积反应器中输入含碳的气体，然后通过化学反应，分离气体中的碳原子，使其附着在一块金属薄片上。接下来的一步是把石墨烯薄膜转移到另一块最终薄片上，薄片可以是聚合物片，玻璃片，硅片或者其他材质的薄片，这取决于它的用途。”

价格根据它的尺寸大小和性能会有所不同。最近几年已经下降了一半。现在一块石墨烯片市值是300到1000欧元。这价格对于从事研究的消费者是可以触及的，但对其他用户来说太昂贵了。福恩特说他们在等待石墨烯价格的逐步降低，“5年后，它的价格就会比硅还便宜，目前一块硅片价值50欧元。”“随着市场的升级，价格会降低。实际上生产1个薄片的价格和生产10万个是一样的。”他说。

这家公司从2011年夏天开始向他的客户（研究机构和大公司）供应这种材料。“ 尽管西班牙有大量的石墨烯研究项目，但我们99%的产品是卖给国外客户的。那些新兴企业正在研发创新产品，而与此同时那些大公司则在等待时机。”他说。

超长电池续航

“我们所出售的石墨烯，尤其是用来测试的石墨烯。大多数都用来做能源储存。应用在超级电容器（用于汽车，电车和配电器的线路效率优化）和电池中。有实验已经证明使用石墨烯电极的电池拥有普通电池10倍的续航能力”。

事实上，这种材料可以解决智能手机的主要缺点之一，续航能力几乎不超过一天。使用石墨烯电极制造的样品电池，其续航能力是市场中出售的普通电池的10倍，它的充电时间也很短（只需半小时）。

然而，我们还要再等几年之后才能使用这种电池。福恩特说，诺基亚公司（他的主要客户）五年内不会把含有石墨烯的产品市场化。

石墨烯还会应用在OLED（有机发光二极管）电视机中，之后生产这些电视机就会用有机材料和可持续环保材料：“现在生产用的是稀土，对环境会有很大的影响。此外，稀土的价格翻了十倍。”行业正在寻找一种更经济更可持续的替代物，因此石墨烯就成为了替代品之一。

而关于太阳能板，福恩特说，他们的目标运用石墨烯使太阳能板的效率达到42%（也就是说，吸收到的太阳能有42%转化为电能。目前市场上的太阳能板能量转化率大约是16%）。

粉尘状石墨烯

粉尘状石墨烯被应用在需要更廉价材料的用途中，比如混合建筑材料（通常和其他材料混合）。“粉状石墨烯的生产是用石墨作为原材料，然后通过剧烈氧化和超声波降解法来分解石墨中的石墨烯小薄片，”福恩特解释说。

它的性能没有薄膜状石墨烯的性能那样好，导电能力也更差些。这种产品的需求量一直都很小。它的价格取决于它的纯度。质量低的每克10欧元，质量高的价格达到每克100欧元。

“我们也为帆船比赛团队工作，他们需要碳纤维的填充物（石墨烯能强化碳纤维）。”为了把石墨烯运用在建造材料中他们也做了很多实验，但福恩特认为石墨烯在这个行业中的应用很困难，因为“这需要非常大的量和便宜的价格”。

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科学家也正在研究它应用于医药业的可能性。比如，用于生产生物传感器和检测DNA。“它同样有可能被利用来进行神经元植入和神经受损组织再生，”福恩特同时还表示，就算这些高科技医学能被证实是可行的，等到投入使用还得再等上几年。

与此同时，西班牙国家科学研究院（CSIC）的马德里材料科学研究所的研究员艾尔莎·普拉达（Elsa Prada）指出，石墨烯材料同样可能运用在生物装置，医药和食品杀菌包装和轻便坚硬的复合材料（用于飞机，汽车等）上。

人造石墨烯

尽管具有非凡的特性，但石墨烯并不是完美的。然而，它是一个非常好的样品，可以基于它改造出具有新特性的完美材料。也可以说是，石墨烯究极版材料。

根据这个原理最新发明了被称为“人造石墨烯”的材料。这项研究发表在了最近的《自然》杂志上，发表者是西班牙人巴克·基纳（Paco Guinea），他是世界上研究石墨烯的著名专家之一。

这位马德里材料科学研究所的研究员与美国斯坦福大学的同事们一起发明了这种人造材料，他向本报记者透露，“它可以让我们更精确的应用其更为奇妙的特性。”这种被命名为人造石墨烯的材料具有和石墨烯类似的特性，它的出现开启了该种材料大规模生产之路。“由于现有的石墨烯没有达到必要的纯度，所以人造石墨烯能够被用来研究现有石墨烯身上观察不到的特性。”他在致本报的一封邮件中如是说。

这种新材料通过一氧化碳分子依附在铜表面上而制得，基纳说：“同样可以使用别的金属。”然而目前，“人工石墨烯的造价要比其他石墨烯高得多。”

基纳相信，“大幅降低成本”是石墨烯产品商业化的必要条件。他也期待“人造石墨烯的出现能帮助其他研究团队优化生产技术”。

其他材料的启蒙者

在所有石墨烯的衍生二维材料中（译者：石墨烯为二维材料），艾尔莎·普拉达（Elsa Prada）突出介绍了其中几种材料：氟代石墨烯（性能非常类似聚四氟乙烯，Teflon，拥有良好的润滑性并且完全不导电），六方氮化硼（绝缘晶体并透明，高硬度，与石墨烯的结合优化了其机电性能），二硫化钼（一种二维晶体，在应用与制作新型晶体管方面，前途无量）和硅化石墨烯（一种用硅做的石墨烯版本。

它拥有石墨烯普遍的性能，它的优势是它能更容易的与目前常用的含硅的电子原件通用）。普拉达曾与石墨烯的发明者之一康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）公事过。

她说西班牙在这种材料的研究领域处于世界前列：“欧盟石墨烯旗舰研究项目（proyecto Flagship）中的西班牙方面的研究是最为活跃的研究活动之一，它推动了石墨烯的基础研究，同时也推动了这些研究陈果的工业化进程”如果研究获得了巨大成功，“那就可以想象在西班牙将会用大量资金投入研究和石墨烯的技术开发之中”，普拉达说。

“在目前金融危机的形势下，我们国家（西班牙）应该转变成解决方案和高潜力高需求产品的生产者（不能仅仅是消费者）。尤其是，石墨烯能使我们成为世界的领头人，我们能将这项未来技术出口给全世界。”她总结说。（编辑：杨磊）

4.石墨烯学习心得 篇四

最近这段时间断断续续搜集了很多纳米材料、半导体物理还有石墨烯的相关资料，主要是来自万方数据网、超星学术视频网站、百度文库还有一些相关网页博客资料。了解到了很多之前闻所未闻的知识，比如“纳米材料的神奇特性、纳米科技潜在的危害”等等。

对于石墨烯，主要有如下几方面不成熟的想法，还望老师您来指正。

（一）在石墨烯新奇特性以及宏观应用预测方面

有人认为，石墨烯的这些新奇的特性以及预期应用并不能推广到宏观尺寸。

第一是认为很多实验数据都是来源于对微纳米级单层石墨烯的实验研究，不能把纳米微米级观察和测试到的数据无限夸大到宏观应用；

第二是认为单层悬浮石墨烯的特异性是依靠其边界碳原子的色散作用而稳定存在，大面积的单层悬浮石墨稀不可能稳定存在。第三是认为目前的大面积石墨烯的应用实例存在相当大的褶皱以及碳原子缺失。因而否定很多2010年诺贝尔物理奖的公告中对于石墨稀的宏观应用预测，并主张继续深入石墨烯微观性能研究，比如半导体器件等研究。

我想：我们最好还是不能放弃石墨烯在宏观尺度上应用的希望，应该尽最大努力用各种手段去克服所谓的褶皱、碳原子缺失等等导致石墨烯性质不能稳定存在的负面因素，比如采用衬底转移（CVD）的方式所制大面积石墨烯透明电极尺寸的方法（虽然制得的石墨烯还有很多的缺陷，但至少证明大面积石墨烯还是有可能稳定存在并最终为我们所用的吧，毕竟有宏观实际应用的材料才更有可能是有发展前景的新型材料）。

（二）在石墨烯制备工艺方面 我们知道，石墨烯非常有希望在诸多应用领域中成为新一代器件，但这些元件要达到实际应用水平,还需要解决很多问题。那就是如何在所要求的基板或位臵制作出不含缺陷及杂质的高品质石墨烯,或者通过掺杂(Doping)法实现所期望载流子密度的石墨烯。用于透明导电膜用途时能否实现大面积化及量产化,而用于晶体管用途时能否提高层控制精度,这些问题都十分重要。今后,为了探寻石墨烯更广阔的应用领域,还需继续寻求更为优异的石墨烯制备工艺,使其得到更好的应用。

（三）石墨烯在纳米存储器上的应用前景

传统的半导体工艺技术已逐渐逼近物理极限，难以大幅度提高存储器的性能，越来越难以满足人们对存储器的要求，要想有突破性的进展，就必须另辟蹊径，寻找新的原理和方法。

第一是因为传统半导体存储器存在容量小数据易丢失等弊端。第二是因为现代化信息爆炸社会迫切要求新型的大容量存储器的出现。

5.什么是生物质石墨烯？（推荐） 篇五

被称为“黑金”的“新材料之王”——石墨烯，是从碳材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层或多层原子厚度的二维晶体，拥有非常优异和独特的光、电、磁、机械等物理性能和化学性质。生物质石墨烯是石墨烯大家族中的一员，它是以圣泉集团特有的植物多空活性纤维素为原料，采用基团配位组装（GCA）法，在热催化条件下经过高温碳化等高效精密的加工步骤制成。生物质石墨烯在具有一般石墨烯的特性，如：良好热传导性、导电性之外，还具有自己的性能，如：低温远红外功能和超强抗菌抑菌性能。

生物质石墨烯内暖纤维

内暖纤维是由生物质石墨烯与各类纤维复合而成的一种智能多功能纤维新材料具备超越国际先进水品的强大远红外功能集抗菌抑菌、抗紫外线、防静电等作用于一身被誉为“划时代的革命纤维”。其具备两大特点：

低温远红外

生物质石墨烯具备强大的低温远红外功能，经国家权威机构检测：添加不同比例的生物质石墨烯织物，可在20~35℃低能态下，对6—14μm波长远红外光吸收率达88%以上；强大的低能态远红外功能有助于加速皮肤表面温度，使毛细血管扩张，促进血液循环，强化各组织之间的新陈代谢，疏通经络。

抗菌抑菌

6.石墨烯相变材料论文 篇六

关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见

工信部联原〔2015〕435号

各省、自治区、直辖市及计划单列市、新疆生产建设兵团工业和信息化、发展改革、科技主管部门：

为加快实施创新驱动发展战略，贯彻执行国务院《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》、《中国制造2025》，落实工业和信息化部《新材料产业“十二五”发展规划》、发展改革委等3部门印发的《关键材料升级换代工程实施方案》，引导石墨烯产业创新发展，助推传统产业改造提升、支撑新兴产业培育壮大、带动材料产业升级换代，现提出以下意见：

一、抓住机遇培育壮大石墨烯产业

石墨烯是在光、电、热、力等方面具有优异性能，极具应用潜力、可广泛服务于经济社会发展的新材料。在能源装备、交通运输、航空航天、海工装备等产品上已呈现良好应用前景。发展石墨烯产业，对带动相关下游产业技术进步，提升创新能力，加快转型升级，激活潜在消费等，都有着重要的现实意义。

我国石墨烯材料及应用经过自主系统研发，生产技术、工艺装备和产品质量取得了重大突破，在储能器件、改性材料、智能穿戴等产品上的应用效果逐步显现，产业化势头可喜，多个具有石墨烯特色的产业创新示范区已露雏形，产业化步伐明显加快。当前，我国石墨烯材料正处于从实验室走向产业化的关键时期。

但受石墨烯材料生产技术成熟度不高、产业化应用路径长等因素制约，我国石墨烯材料批量化生产和应用尚未完全实现，还存在技术转化能力弱、工装控制精度低、质量性能波动大、生产成本比较高、标准化建设滞后、商业应用领域窄等问题。因此，在我国新材料、高端装备快速发展，制造业由大变强的进程中，亟待以石墨烯市场开发遇到的突出问题为导向，以终端产品需求为牵引，采取“一条龙”模式构建完善产业链，围绕产业链配制创新链、集聚创新要素，强化上下游协同创新，着力提升石墨烯材料及其应用产品的综合性能，推进石墨烯首批次产业化应用，加快培育和壮大石墨烯产业。

二、把石墨烯产业打造成先导产业

（一）总体目标

全面贯彻党的十八大和十八届三中、四中、五中全会精神，坚持创新驱动和军民融合发展，以问题为导向，以需求为牵引，以创新为动力，着力石墨烯材料高质量稳定生产，着力石墨烯材料标准化、系列化和低成本化，着力构建石墨烯材料示范应用产业链，着力引导提高石墨烯材料生产集中度，加快规模化应用进程，推动石墨烯产业做大做强。

到2018年，石墨烯材料制备、应用开发、终端应用等关键环节良性互动的产业体系基本建立，产品标准和技术规范基本完善，开发出百余项实用技术和样品，推动一批产业示范项目，实现石墨烯材料稳定生产，在部分工业产品和民生消费品上的产业化应用。

到2020年，形成完善的石墨烯产业体系，实现石墨烯材料标准化、系列化和低成本化，建立若干具有石墨烯特色的创新平台，掌握一批核心应用技术，在多领域实现规模化应用。形成若干家具有核心竞争力的石墨烯企业，建成以石墨烯为特色的新型工业化产业示范基地。

（二）基本原则

坚持企业主体，政策引导。发挥市场在资源配置中的决定性作用，激发市场主体活力，提升要素配置效率，发挥国家有关专项及产业政策的引导作用，营造良好发展环境，加快石墨烯材料研究成果产业化进程。

坚持创新驱动，典型示范。创新技术、业态和商业模式，本着利益共享、风险共担，打造产业发展利益共同体，以实现产业化应用为龙头，突破制约产业化应用的技术、业态和商业模式上的障碍，加快推进示范应用。

坚持需求牵引，技术推动。围绕国家重大工程和战略性新兴产业发展需求，促进石墨烯产业链纵向延伸，深化“产学研用”合作，立足提质降本增效，协同开展生产和应用技术攻关，完善石墨烯产业持续创新发展的体系。

三、推进产业发展关键技术创新

（一）突破石墨烯材料规模化制备共性关键技术。围绕石墨烯材料批量制备以及基于石墨烯的各类功能材料制备关键技术，引导骨干企业携手有关高校、科研院所，协同开发材料规模化制备技术，促进关键工艺及核心装备同步发展，提升产业化水平，实现对石墨烯层数、尺寸以及表面官能团等关键参数的有效控制，提高石墨烯材料规模化制备的工艺稳定性、性能一致性、产品合格率，有效降低成本。

（二）加强知识产权体系建设。鼓励企业与高校、科研院所、知识产权机构等，协同开展石墨烯产业关键技术知识产权运用保护体系建设，提升专利的数量和质量，定期发布石墨烯产业专利态势，建立石墨烯知识产权运营平台，完善知识产权交易和保护机制，促进知识产权高效利用。

(三）搭建产业发展服务平台。依托现有资源，完善石墨烯产业发展所需公共研发、技术转化、检验检测与信息交流等平台，建立开放的石墨烯材料与器件性能参数数据库。引导石墨烯材料生产企业联合下游用户、相关科研院所，围绕石墨烯产品生产和性能评价，建立合作开发机制。

四、推进首批次产业化应用示范

（一）创新石墨烯材料产业化应用关键技术。积极利用石墨烯材料提升传统产品综合性能和性价比。推进石墨烯材料在新产品中的应用。开发大型石墨烯薄膜制备设备及石墨烯材料专用检测仪器。重点发展利用石墨烯改性的储能器件、功能涂料、改性橡胶、热工产品以及用于环境治理及医疗领域功能材料的生产应用技术，基于石墨烯材料的传感器、触控器件、电子元器件等产品的制备技术。

（二）开展终端应用产品示范推广。围绕新兴产业发展和现代消费需要，瞄准高端装备制造、新能源及新能源汽车、新一代显示器件、智能休闲健身等领域，构建石墨烯制品示范应用推广链，促进石墨烯材料的研制生产、应用开发及性能评测等环节互动，提升性价比，示范推广利用石墨烯生产的储能材料、导电材料、导热材料、功能涂料、复合材料、光电子微电子材料以及环境治理与医疗诊疗用新材料。

（三）促进军民融合发展。加大石墨烯材料在国防科技领域的应用，围绕石墨烯材料应用开发建立军民口科研机构协作机制，推动技术成果、信息资源共享，促进专业人才、基础设施等要素的互动。发挥军民结合公共服务平台作用，开展两用技术交流对接，借助建设以军民结合为特色的新型工业化产业示范基地，带动提升石墨烯产业军民融合水平。

五、推进产业绿色、循环、低碳发展

（一）壮大石墨烯材料制造业规模。加快石墨烯材料生产迈向规模化、柔性化、智能化、绿色化。新建石墨烯材料生产线原则上要进入化工园区，符合化工园区环保准入条件和园区规划环评要求，粉体生产线装置规模不低于10吨/年，薄膜生产线能够连续自动转片。鼓励石墨烯粉体制备与天然石墨资源开发有机结合。

（二）促进产业集聚发展。鼓励石墨烯材料生产企业以资本、技术、品牌等为纽带，在材料制备领域提高生产集中度。支持中小企业发挥自身“专精特新”优势，利用石墨烯材料开发适销对路的新技术、新产品、新材料、新装备，支持开展形式多样的应用创新、创业活动，集群发展石墨烯材料应用产业，形成聚集效益，打造产业示范基地。

（三）实现产业绿色发展。优化石墨烯材料生产工艺，完善生产装备，鼓励选用符合能效1级或节能产品推广目录中的产品和设备。发展石墨烯材料清洁生产技术，推行循环型生产方式，实现石墨烯材料生产过程废物的综合利用及达标排放。推进智能化生产，加强石墨烯材料生产的污染物排放和能耗、物耗管理，开展石墨烯材料生物安全性研究，促进产业绿色发展。

六、推进拓展应用领域

（一）积极服务于国家重点工程建设。立足石墨烯材料独特性能，针对航空航天、武器装备、重大基础设施所需产品的性能要求，协同研制并演示验证功能齐备、可靠性好、性价比优的各类新型石墨烯应用产品。加快防腐涂料在海工装备、港口岛礁等设施中的推广应用。

（二）不断开拓工业领域新应用。重点围绕涂料、树脂、橡胶、电池材料等现有大宗产品性能提升，新能源、新能源汽车、节能环保、电子信息等领域所需新产品，引导石墨烯材料生产、应用产品生产企业和终端用户跨行业联合，利用石墨烯材料协同开发性能适用、成本合理的石墨烯应用产品，并根据终端应用需要持续提高石墨烯材料性价比，培育和扩大石墨烯产品在工业领域的应用市场。

（三）努力提升服务民生能力。开发基于石墨烯薄膜、石墨烯功能纤维的穿戴产品，满足人们对智能休闲健身产品的多功能需求。加快开发石墨烯发热器件，推进基于石墨烯的高效供暖系统示范工程建设和应用推广，提高建筑节能水平。创新石墨烯产品在安全防护、医疗卫生、环境治理等领域的应用，更好满足经济社会发展。

七、保障措施

（一）加大政策扶持。结合实施创新驱动发展战略，统筹各类资源，激发市场主体积极性，支持企业围绕石墨烯产业发展，加大石墨烯材料制备关键工艺和装备研发力度，鼓励技术、业态和商业模式协同创新，交流培养专业人才，发展高端品种、提高质量性能，组织实施重大应用示范项目。

（二）加强投融资引导。引导各类资本参与石墨烯企业股权并购和高端项目开发。鼓励有条件的地区设立产业发展专项资金。支持产融携手创新基于构建完整产业链、着眼终端产品推广应用的互惠合作融资模式。研究建立石墨烯产品首批次应用示范风险补偿机制，鼓励石墨烯产业化应用。

（三）完善标准规范体系。建立适合我国产业特点并与国际接轨的石墨烯标准体系，按照分类指导原则，尽快完善石墨烯材料的术语、产品、方法以及生产过程污染物排放等标准规范，统筹前沿领域标准预先研究，鼓励制定先进的企业标准或团体标准。研究石墨烯材料认证技术要求。

（四）加强行业管理和服务。指导建立石墨烯产业发展联盟，完善石墨烯行业运行监测、预警机制。发挥第三方机构作用，发布产业发展动态信息，防止盲目投资和低水平重复建设，组织推广节能减排、安全生产等共性技术，加强国际合作交流，探索开展相关产品认证，防止不当竞争与虚假宣传，强化行业自律，维护市场秩序。

各地工业和信息化、发展改革、科技主管部门要根据当地石墨烯产业发展实际，强化统筹协调和督促落实，因地制宜研究制定相关政策措施，激发市场主体创新活力，积极引导、协助上下游企业打通产业链，指导开展知识产权建设、保护和运用工作，促进石墨烯产业持续健康发展。

工业和信息化部发展改革委 科技部

7.超材料石墨烯开发前景巨大 篇七

石墨烯早已展示出其巨大的潜力, 但之前仅能实现小规模生产, 对更好地测量、理解和开发造成了局限。此项研究向人们展示了如何扩展石墨烯尺寸并提升质量以满足实际开发的方法, 并成功地测量了其电子特性。这些重大突破克服了扩展石墨烯技术应用中的两个最大障碍。

到目前为止, 高质量的石墨烯只能以几分之一毫米的形式体现, 使用的是诸如用胶带从石墨晶体上一层层加以剥离的办法。要产生出可实用的电子器件则需要生长出更大尺寸的材料。而现在, 研究人员终于首次用较大面积 (大约50平方毫米) 的石墨烯层成功制造并运行了大量的电子器件。

这个石墨烯样本是在碳化硅上以外延法生成的, 外延法是一种在一个晶体层上生长出另一晶体层的方法。有了这样具有重要意义的样本, 不仅证明石墨烯能以可扩展的方式实际制作出来, 也使得科学家可更好地理解其重要性能。

该项目的第二个重要突破是实现了以前所未有的精确度来测量石墨烯的电特性, 从而为建立起更简便、更准确的标准铺平了道路。

测量电阻的国际标准都基于量子霍尔效应, 即二维材料的电特性只能由其基本自然常数决定。截至目前, 这种效应只在少量传统半导体中才能展现出足够的精度。此外, 这样的测量还需要在接近绝对零度的温度下进行, 同时还需施加非常强的磁场, 但全世界仅有少数几家专业实验室具备这样的条件。

长期来讲, 石墨烯倾向于能提供一个更好的标准, 但目前的样本尚不足以做到这一点。通过产生足够大小和质量的样本及准确地展示霍尔电阻, 研究人员已证明石墨烯具有大规模取代传统半导体的潜力。

此外石墨烯可在更高温度下展示量子霍尔效应。这意味着石墨烯电阻标准可得到更广泛的运用, 也将有更多的实验室能满足测量所需的条件。除了运行速度和耐用性方面的优势, 这也将加快生产进程, 使未来以石墨烯为基础的电子技术产品成本降低。

8.石墨烯相变材料论文 篇八

在位于南开大学的功能高分子材料教育部重点实验室，研究人员将一个重为4毫克的形似“海绵”的圆饼状三维石墨烯材料放置到真空管中。在不同光源的“推动”下，“海绵”瞬间发生了水平或竖直方向的位移，最大移动距离可达40厘米。

陈永胜说，这一性质是由于石墨烯本身的电子性质以及这一材料特殊的宏观形貌结构综合形成的，完全不同于传统的化学火箭。

“这是我们了解到的，迄今为止科学界第一次用光推动一个宏观物体并实现宏观的驱动。”陈永胜教授说，通过定量测量，这种石墨烯材料在光照条件下产生的力是传统光压的千倍以上。

空间飞行器是人类探索宇宙的重要工具，而动力源问题一直羁绊着人类无法走得更远。目前几乎所有的航空、航天飞行均采用化学驱动，即通过喷射燃烧的化学物质来获得驱动力，光直接驱动飞行是科学界和航空界多年的梦想。

英国国民健康服务体系宣布，计划于2017年开始进行人造血液的人体临床试验，这类试验在世界上尚属首次。

据《新科学家》杂志报道，英国此次将试验的人造血是基于实验室中培养的真正的红血细胞制成的。此前科学家已经证实，采自志愿者骨髓的造血干细胞添加了化学生长因子后，可以分化成红血细胞。NHS可能会采用类似方法，不过，该机构也计划研究使用脐带血的可行性，这是造血干细胞的另一个丰富来源。

Ocata医疗公司首席科学官罗伯特认为，这种血液替代品可起到帮助作用。2011年，巴黎第六大学团队用这种红血细胞对人类志愿者实施了第一例少量输血手术。这些细胞表现得就像正常的红血细胞一样，在输血26天后，仍有大约50%的细胞在血液中循环。

美国研究人员指出，他们已更接近以血液检测胰脏癌。胰脏癌是最难早期发现与治疗的癌症之一。

美国德州大学安德森癌症中心研究团队检视肿瘤脂肪胞外体的特有特征，他们注意到，胰脏癌患者体内某种称作proteoglycan glypican-1的蛋白质浓度较高。

研究人员检验270人的血液，发现这项检验能区别出癌症、胰脏疾病或其他健康问题，准确度达100%。

据报道，研究人员称这项检测是一项“重大进展”，能找出肿瘤释放的微小环状脂肪。根据发表在美国《自然》（Nature）期刊的初步研究成果，检测的准确度高达100%。