摘要:中國國際石墨烯創新大會即將在9月19日開幕，那麼石墨烯行業有哪些細分公司，有哪些機會呢？請看石墨烯專題。
導讀：
1、石墨烯材料介紹；
2、石墨烯材料的理化特性；
3、石墨烯材料的應用。
中國國際石墨烯創新大會自從2014年在寧波舉辦首屆以來，2015年和2016年在青島，2017年在南京，已經走過了四屆。四個春秋，從無到有，從有到優，石墨烯得到了國家和相關產業的大力支持。今年的中國國際石墨烯創新大會將在西安舉行，時間是9月中下旬。為什麼石墨烯材料吸引著大家這麼熱情的去研究呢？有什麼奧秘呢？這要從石墨烯產業的前世今生說起。
（一）石墨烯材料
石墨烯（Graphene），是一種由C原子經sp2電子軌道雜化後形成的蜂巢狀的準二維結構，是C元素的另外一種同素異形體，包括石墨、金剛石等都屬於C的同素異形體。怎麼理解石墨烯、石墨、金剛石的關係呢？這就好像是世界上所有的男人（或女人）身體構造都一樣，但是外在特徵不一樣。
這個石墨烯由英國曼徹斯特大學的Andre Geim和Konstantin Novoselov成功分離出來，2004年發表在Science雜誌上，並論述了石墨烯材料的基本性質。（備註：Science雜誌是科學界影響力最大的雜誌之一，只要在上面發表一篇文章，就可以做到衣食無憂，登上科研界的巔峰。）
他們倆個人關於石墨烯的研究被授予2010年諾貝爾物理獎。
為什麼他們能靠石墨烯獲得諾貝爾獎，這主要是因為石墨烯的卓越理化特性。
（二）石墨烯材料的理化特性
a、導電率高
常見的導體材料，比如銅的導電率只有57.14 s/m，鋁的導電率只有35.34 s/m，然而，石墨烯的導電率高達100 s/m。
備註：導電率是表示物質傳輸電流能力強弱的一種測量值，也即導電率越高，傳輸電流的能力越強，越強越好。
b、高比表面積，碳材料中最高
石墨烯的層比表面積 2630m2/g，普通活性炭 1500m2/g，碳材料中最高。
比表面積是指單位質量物料所具有的總面積，比表面積越多，作為催化載體越好。當前，我們的很多材料的合成，都需要比表面積大的催化加。因此，石墨烯的高比表面積有望加快很多材料的合成，提高其特性。
c、載流子遷移率高，硅材料的10倍
石墨烯在室溫下的載流子遷移率約為15000cm2/（V·s），這一數值超過了硅材料10倍，是目前已知載流子遷移率最高的物質銻化銦（InSb）的兩倍以上。
備註：載流子遷移率是固體物理學中用於描述金屬或半導體內部電子，在電場作用下移動快慢程度的物理量。這個數值越高越好。
d、強度高，為優質鋼鐵的200倍
強度高，可以簡單的理解為硬。石墨烯是目前已知強度最高的材料之一，同時它還具有很好的韌性，且可以彎曲， 石墨烯的斷裂強度為125GPa，優質鋼鐵的200倍。因此，要是很多鋼材料換成鋼鐵的話，我們的建築，遇到地震，那就真的都不會斷裂了，地震對我們的影響就會微乎其微。
e、出眾的導熱性能
石墨烯自身導熱係數達到5300W/m·K，是室溫下導熱最好的材料，不僅比過去常用導熱材料銀、銅高出不少，甚至超過碳納米管、石墨碳素材料，加之石墨烯輕薄的特性，其有望成為劃時代的散熱材料。
備註： 你想想，要是用鐵鍋換成了石墨烯鍋，那我們做菜燒飯的速度是不是可以提高很多了。
（三）石墨烯材料的應用
（1）、代替硅生產電子產品
目前，晶體管由昂貴的硅製成，在電子設備中應用時會產生熱量，且運轉速度越快，電子高速碰撞就會越激烈，產生的熱量也越多，這也是限制電子產品運轉速度的一個重要因素。由於室溫下的量子自旋霍爾效應，電子在石墨烯中穿行沒有任何阻力，產生的熱量也很少，而且石墨烯本身具有較高的熱導率，產生的熱量也會很快散掉，因此石墨烯電子產品比硅具有更高的運行速率。石墨烯還可用來製備射頻晶體管，目前射頻晶體管主要採用半導體材料硅或更貴的磷化銦，在相同的工作電壓下，電子在石墨烯中的速度是在磷化銦中的10倍、硅材料中的100倍。
（2）、複合材料
石墨烯複合材料主要包括石墨烯金屬複合材料、石墨烯高分子複合材料及石墨烯無機非金屬材料。石墨烯金屬納米粒子複合材料可用來做催化劑。
與炭黑相比，石墨烯金屬納米粒子的催化活性更高、耐毒性和穩定性更好。而利用石墨烯的高強度，將其加入金屬基體中可以合成質量輕、強度高、模量高的金屬基複合材料。
（3）、柔性顯示
石墨烯由於具有很好的導電性和透明性，可彎折且機械強度好，使其在柔性顯示領域有著廣闊的應用前景。相較於ITO，石墨烯具有更佳的柔性及透光性。這種超柔性的石墨烯層讓許多產品得以實現，包括可摺疊的電子產品、柔性觸摸屏和可穿戴設備。
備註： ITO是一種N型氧化物半導體-氧化銦錫。
（4）、傳感器
由於石墨烯具有優異的生物相容性、高的載流子遷移率及熱導率，可極大提升生物傳感器的各種性能。石墨烯生物傳感器不僅可檢測生物體內的小分子，還可檢測像蛋白質、DNA這樣的生物大分子，而且用石墨烯製備的傳感器可實現對DNA的快速測序。
（5）、能量存儲與轉換
石墨烯作為一種由石墨出發製備的新型碳質材料，單層或薄層石墨（2～10 層的多層石墨烯）在鋰離子電池領域具有極大的應用潛力。三星公司的研究人員將石墨烯鋰離子電池的容量較普通鋰離子電池提升了2倍，且200次充放電後，還能維持1.5倍的能量密度。
正是因為石墨烯有這些好處，這些應用，英國曼徹斯特大學的Andre Geim和Konstantin Novoselov關於石墨烯的研究被授予2010年諾貝爾物理獎，摘得科學界的最高榮耀。
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