中國(guó)粉體網(wǎng)3月8日訊“一秒鐘內(nèi)下載一部高清電影，手機(jī)的充電時(shí)間縮短到一分鐘，這些都有可能在2024年前后實(shí)現(xiàn)，靠的僅僅是一個(gè)小小的石墨烯器件。”在2012年底的一場(chǎng)報(bào)告會(huì)上，中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)白春禮作出如上預(yù)測(cè)。
2010年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫因從事石墨烯的研究并揭示了其性質(zhì)而獲得當(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。這使得早在2004年就已經(jīng)面世的石墨烯成為科技領(lǐng)域新的熱點(diǎn)。由于具有高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度、極輕薄等優(yōu)勢(shì)，石墨烯在電子、航天軍工、生物、新能源、半導(dǎo)體等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用潛力，被稱(chēng)作可能改變世界的“神奇材料”。
隨著批量化生產(chǎn)和大尺寸難題逐步突破，石墨烯的產(chǎn)業(yè)化步伐正在加快，國(guó)內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)的科研投入力度也在上升，市場(chǎng)關(guān)注度隨之升溫。今年以來(lái)，海內(nèi)外涉及石墨烯概念的公司股價(jià)普遍實(shí)現(xiàn)了兩位數(shù)以上的漲幅。
改變21世紀(jì)的新材料
2004年，海姆和諾沃肖洛夫首次成功分離出只有一個(gè)碳原子厚度的單層石墨薄片，即石墨烯材料。這種材料被證實(shí)是世界上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的最薄、最堅(jiān)硬的物質(zhì)。把20萬(wàn)片石墨烯薄膜疊加到一起，也只有一根頭發(fā)絲那么厚，但其硬度卻是鋼鐵的200倍。不止如此，這種材料還具備極好的透光性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，是最理想的電極和半導(dǎo)體材料。
自石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，研究人士一致努力開(kāi)發(fā)這種材料的商業(yè)用途，如替代晶硅應(yīng)用在芯片領(lǐng)域，制造鋰離子電池負(fù)極材料以及超級(jí)電容器，制造可彎曲觸摸屏等。
此前，據(jù)報(bào)道，美國(guó)麻省理工學(xué)院已經(jīng)成功研制出一種表面附有石墨烯納米圖層的柔性光伏電池板，并稱(chēng)這項(xiàng)技術(shù)能夠極大降低制造透明可變形太陽(yáng)能電池的成本。該機(jī)構(gòu)研究人員指出，利用石墨烯制造出來(lái)的太陽(yáng)能電池未來(lái)有望被廣泛用于如夜視鏡、相機(jī)等小型數(shù)碼設(shè)備當(dāng)中。
韓國(guó)三星公司的研究人員也已制造出由多層石墨烯等材料組成的透明可彎曲顯示屏。數(shù)據(jù)顯示，2013年全球?qū)κ謾C(jī)觸摸屏的需求量大概在9．65億片，產(chǎn)值超過(guò)130億美元。到2015年，平板電腦對(duì)大尺寸觸摸屏的需求也將達(dá)到2．3億片，這為石墨烯的應(yīng)用提供了廣闊的市場(chǎng)。
另?yè)?jù)英國(guó)《每日郵報(bào)》在線(xiàn)版日前消息，美國(guó)科學(xué)家最近研發(fā)出一種以石墨烯技術(shù)為基礎(chǔ)的“超級(jí)電容器”，其充電速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通電池，用其為一部iPhone手機(jī)充滿(mǎn)電僅僅需要5秒鐘。該研究小組稱(chēng)，正在積極與配件生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)系，推動(dòng)該產(chǎn)品的市場(chǎng)化發(fā)展。
中國(guó)科學(xué)院預(yù)計(jì)，到2024年前后，石墨烯器件可望替代CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）器件，應(yīng)用領(lǐng)域包括納電子器件、光電化學(xué)電池、超輕型飛機(jī)材料等。英國(guó)曼徹斯特大學(xué)工程與自然科學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)貝利表示，石墨烯有可能徹底改變目前數(shù)量龐大的各種應(yīng)用，“從智能手機(jī)和超高速寬帶，到藥物輸送和計(jì)算機(jī)芯片”。
“石墨烯將徹底改變21世紀(jì)�！痹谑┑摹罢Q生地”曼徹斯特大學(xué)，研究人士們這樣預(yù)言。
初步攻克產(chǎn)業(yè)化障礙
目前，全球各國(guó)都瞄準(zhǔn)了石墨烯商機(jī)，紛紛加大研發(fā)支持力度，嘗試推進(jìn)石墨烯應(yīng)用的商業(yè)化。1月28日，歐盟委員會(huì)宣布將石墨烯和人腦工程兩大科技入選“未來(lái)新興旗艦技術(shù)項(xiàng)目”，并分別設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)研發(fā)計(jì)劃，每項(xiàng)計(jì)劃將在未來(lái)10年內(nèi)分別獲得10億歐元的經(jīng)費(fèi)。
英國(guó)也在推進(jìn)這一進(jìn)程。日前英國(guó)政府表示，將投資6100萬(wàn)英鎊建立國(guó)家石墨烯研究所（NGI），意在推動(dòng)石墨烯在未來(lái)幾十年里從實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入生產(chǎn)線(xiàn)和市場(chǎng)。
從生產(chǎn)角度看，石墨烯的生產(chǎn)原料為石墨，在中國(guó)儲(chǔ)量豐富，價(jià)格低廉。但由于納米尺度的特征，批量化生產(chǎn)和大尺寸生產(chǎn)成為石墨烯大規(guī)模商用的最大阻礙。不過(guò)最新的研究成果已經(jīng)有所突破。
2012年9月，位于浙江省慈溪市的寧波墨西科技有限公司年產(chǎn)300噸石墨烯項(xiàng)目正式開(kāi)工建設(shè)。這是全球首條石墨烯生產(chǎn)線(xiàn)，該生產(chǎn)線(xiàn)的設(shè)立將使得石墨烯的制造成本從5000元/克降至3元/克，解決了這種材料的量產(chǎn)難題。
在實(shí)現(xiàn)低成本量產(chǎn)后，批量應(yīng)用成為重要一環(huán)。今年初，中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院宣布，利用化學(xué)氣相沉積法成功制造出國(guó)內(nèi)首片15英寸的單層石墨烯，并成功地將石墨烯透明電極應(yīng)用于電阻觸摸屏上，制備出了7英寸石墨烯觸摸屏。2月末，該研究院宣布與上海南江集團(tuán)簽約，共同推進(jìn)大面積、單層石墨烯項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化，力爭(zhēng)在一年時(shí)間內(nèi)形成1000萬(wàn)片大面積、單層石墨烯的生產(chǎn)能力，估計(jì)產(chǎn)值上億元人民幣。
投資熱度升溫
資料顯示，目前全球有200多家公司涉及石墨烯的相關(guān)研究和開(kāi)發(fā)，其中不乏IBM、英特爾、美國(guó)晟碟以及三星等科技巨頭。而在產(chǎn)品專(zhuān)利數(shù)量上，中國(guó)和美國(guó)遙遙領(lǐng)先。對(duì)石墨烯行業(yè)有較深研究的英國(guó)科技策略機(jī)構(gòu)劍橋知識(shí)產(chǎn)權(quán)公司（Cambridge IP）的最新數(shù)據(jù)顯示，截至2012年底前英國(guó)企業(yè)和院校的石墨烯相關(guān)專(zhuān)利共有54個(gè)，中國(guó)的相關(guān)專(zhuān)利數(shù)量是其40倍，美國(guó)是其30倍。
在這家機(jī)構(gòu)新近發(fā)布的排行榜上，目前全球最大的10個(gè)石墨烯相關(guān)專(zhuān)利持有機(jī)構(gòu)分別是IBM、韓國(guó)高級(jí)科技儀器公司（KAIST）、韓國(guó)科技儀器公司（KIST）、萊斯大學(xué)、三星、美國(guó)晟碟、清華大學(xué)、韓國(guó)成均館大學(xué)、美國(guó)施樂(lè)公司、浙江大學(xué)。劍橋知識(shí)產(chǎn)權(quán)公司董事長(zhǎng)唐諾克表示，過(guò)去幾年中，亞洲地區(qū)特別是韓國(guó)和中國(guó)的石墨烯專(zhuān)利活動(dòng)顯著增加。
隨著石墨烯的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程推進(jìn)，市場(chǎng)對(duì)其關(guān)注度日趨升溫。海外相關(guān)上市公司中，德國(guó)的愛(ài)思強(qiáng)（NYSE:AIXG)主要生產(chǎn)半導(dǎo)體行業(yè)用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積設(shè)備，這家公司的股價(jià)今年以來(lái)上漲15%。擁有在印度和中國(guó)市場(chǎng)出售石墨烯產(chǎn)品子公司的韓國(guó)朝華集團(tuán) ( 009830.KS)今年以來(lái)股價(jià)上漲13.4%。
值得一提的是美國(guó)的CVD設(shè)備公司（NASDAQ:CVV）。這家公司是美國(guó)首個(gè)量產(chǎn)石墨烯的上市公司。2010年5月，這家公司與哥倫比亞大學(xué)附屬的石墨烯實(shí)驗(yàn)室簽署合作協(xié)議，由該公司造的石墨烯材料和產(chǎn)品將通過(guò)石墨烯實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)在全球銷(xiāo)售。2011年這家公司的收入和每股盈利都實(shí)現(xiàn)翻番。由于大部分業(yè)務(wù)與石墨烯相關(guān)，CVD設(shè)備公司的股價(jià)自2010年6月底開(kāi)始狂飆，到2010年9月底的三個(gè)月內(nèi)從每股3.1美元躥升至每股13.5美元，漲幅超過(guò)三倍。該公司股價(jià)今年以來(lái)的漲幅接近15%。
2010年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫因從事石墨烯的研究并揭示了其性質(zhì)而獲得當(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。這使得早在2004年就已經(jīng)面世的石墨烯成為科技領(lǐng)域新的熱點(diǎn)。由于具有高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度、極輕薄等優(yōu)勢(shì)，石墨烯在電子、航天軍工、生物、新能源、半導(dǎo)體等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用潛力，被稱(chēng)作可能改變世界的“神奇材料”。
隨著批量化生產(chǎn)和大尺寸難題逐步突破，石墨烯的產(chǎn)業(yè)化步伐正在加快，國(guó)內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)的科研投入力度也在上升，市場(chǎng)關(guān)注度隨之升溫。今年以來(lái)，海內(nèi)外涉及石墨烯概念的公司股價(jià)普遍實(shí)現(xiàn)了兩位數(shù)以上的漲幅。
改變21世紀(jì)的新材料
2004年，海姆和諾沃肖洛夫首次成功分離出只有一個(gè)碳原子厚度的單層石墨薄片，即石墨烯材料。這種材料被證實(shí)是世界上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的最薄、最堅(jiān)硬的物質(zhì)。把20萬(wàn)片石墨烯薄膜疊加到一起，也只有一根頭發(fā)絲那么厚，但其硬度卻是鋼鐵的200倍。不止如此，這種材料還具備極好的透光性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，是最理想的電極和半導(dǎo)體材料。
自石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，研究人士一致努力開(kāi)發(fā)這種材料的商業(yè)用途，如替代晶硅應(yīng)用在芯片領(lǐng)域，制造鋰離子電池負(fù)極材料以及超級(jí)電容器，制造可彎曲觸摸屏等。
此前，據(jù)報(bào)道，美國(guó)麻省理工學(xué)院已經(jīng)成功研制出一種表面附有石墨烯納米圖層的柔性光伏電池板，并稱(chēng)這項(xiàng)技術(shù)能夠極大降低制造透明可變形太陽(yáng)能電池的成本。該機(jī)構(gòu)研究人員指出，利用石墨烯制造出來(lái)的太陽(yáng)能電池未來(lái)有望被廣泛用于如夜視鏡、相機(jī)等小型數(shù)碼設(shè)備當(dāng)中。
韓國(guó)三星公司的研究人員也已制造出由多層石墨烯等材料組成的透明可彎曲顯示屏。數(shù)據(jù)顯示，2013年全球?qū)κ謾C(jī)觸摸屏的需求量大概在9．65億片，產(chǎn)值超過(guò)130億美元。到2015年，平板電腦對(duì)大尺寸觸摸屏的需求也將達(dá)到2．3億片，這為石墨烯的應(yīng)用提供了廣闊的市場(chǎng)。
另?yè)?jù)英國(guó)《每日郵報(bào)》在線(xiàn)版日前消息，美國(guó)科學(xué)家最近研發(fā)出一種以石墨烯技術(shù)為基礎(chǔ)的“超級(jí)電容器”，其充電速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通電池，用其為一部iPhone手機(jī)充滿(mǎn)電僅僅需要5秒鐘。該研究小組稱(chēng)，正在積極與配件生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)系，推動(dòng)該產(chǎn)品的市場(chǎng)化發(fā)展。
中國(guó)科學(xué)院預(yù)計(jì)，到2024年前后，石墨烯器件可望替代CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）器件，應(yīng)用領(lǐng)域包括納電子器件、光電化學(xué)電池、超輕型飛機(jī)材料等。英國(guó)曼徹斯特大學(xué)工程與自然科學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)貝利表示，石墨烯有可能徹底改變目前數(shù)量龐大的各種應(yīng)用，“從智能手機(jī)和超高速寬帶，到藥物輸送和計(jì)算機(jī)芯片”。
“石墨烯將徹底改變21世紀(jì)�！痹谑┑摹罢Q生地”曼徹斯特大學(xué)，研究人士們這樣預(yù)言。
初步攻克產(chǎn)業(yè)化障礙
目前，全球各國(guó)都瞄準(zhǔn)了石墨烯商機(jī)，紛紛加大研發(fā)支持力度，嘗試推進(jìn)石墨烯應(yīng)用的商業(yè)化。1月28日，歐盟委員會(huì)宣布將石墨烯和人腦工程兩大科技入選“未來(lái)新興旗艦技術(shù)項(xiàng)目”，并分別設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)研發(fā)計(jì)劃，每項(xiàng)計(jì)劃將在未來(lái)10年內(nèi)分別獲得10億歐元的經(jīng)費(fèi)。
英國(guó)也在推進(jìn)這一進(jìn)程。日前英國(guó)政府表示，將投資6100萬(wàn)英鎊建立國(guó)家石墨烯研究所（NGI），意在推動(dòng)石墨烯在未來(lái)幾十年里從實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入生產(chǎn)線(xiàn)和市場(chǎng)。
從生產(chǎn)角度看，石墨烯的生產(chǎn)原料為石墨，在中國(guó)儲(chǔ)量豐富，價(jià)格低廉。但由于納米尺度的特征，批量化生產(chǎn)和大尺寸生產(chǎn)成為石墨烯大規(guī)模商用的最大阻礙。不過(guò)最新的研究成果已經(jīng)有所突破。
2012年9月，位于浙江省慈溪市的寧波墨西科技有限公司年產(chǎn)300噸石墨烯項(xiàng)目正式開(kāi)工建設(shè)。這是全球首條石墨烯生產(chǎn)線(xiàn)，該生產(chǎn)線(xiàn)的設(shè)立將使得石墨烯的制造成本從5000元/克降至3元/克，解決了這種材料的量產(chǎn)難題。
在實(shí)現(xiàn)低成本量產(chǎn)后，批量應(yīng)用成為重要一環(huán)。今年初，中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院宣布，利用化學(xué)氣相沉積法成功制造出國(guó)內(nèi)首片15英寸的單層石墨烯，并成功地將石墨烯透明電極應(yīng)用于電阻觸摸屏上，制備出了7英寸石墨烯觸摸屏。2月末，該研究院宣布與上海南江集團(tuán)簽約，共同推進(jìn)大面積、單層石墨烯項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化，力爭(zhēng)在一年時(shí)間內(nèi)形成1000萬(wàn)片大面積、單層石墨烯的生產(chǎn)能力，估計(jì)產(chǎn)值上億元人民幣。
投資熱度升溫
資料顯示，目前全球有200多家公司涉及石墨烯的相關(guān)研究和開(kāi)發(fā)，其中不乏IBM、英特爾、美國(guó)晟碟以及三星等科技巨頭。而在產(chǎn)品專(zhuān)利數(shù)量上，中國(guó)和美國(guó)遙遙領(lǐng)先。對(duì)石墨烯行業(yè)有較深研究的英國(guó)科技策略機(jī)構(gòu)劍橋知識(shí)產(chǎn)權(quán)公司（Cambridge IP）的最新數(shù)據(jù)顯示，截至2012年底前英國(guó)企業(yè)和院校的石墨烯相關(guān)專(zhuān)利共有54個(gè)，中國(guó)的相關(guān)專(zhuān)利數(shù)量是其40倍，美國(guó)是其30倍。
在這家機(jī)構(gòu)新近發(fā)布的排行榜上，目前全球最大的10個(gè)石墨烯相關(guān)專(zhuān)利持有機(jī)構(gòu)分別是IBM、韓國(guó)高級(jí)科技儀器公司（KAIST）、韓國(guó)科技儀器公司（KIST）、萊斯大學(xué)、三星、美國(guó)晟碟、清華大學(xué)、韓國(guó)成均館大學(xué)、美國(guó)施樂(lè)公司、浙江大學(xué)。劍橋知識(shí)產(chǎn)權(quán)公司董事長(zhǎng)唐諾克表示，過(guò)去幾年中，亞洲地區(qū)特別是韓國(guó)和中國(guó)的石墨烯專(zhuān)利活動(dòng)顯著增加。
隨著石墨烯的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程推進(jìn)，市場(chǎng)對(duì)其關(guān)注度日趨升溫。海外相關(guān)上市公司中，德國(guó)的愛(ài)思強(qiáng)（NYSE:AIXG)主要生產(chǎn)半導(dǎo)體行業(yè)用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積設(shè)備，這家公司的股價(jià)今年以來(lái)上漲15%。擁有在印度和中國(guó)市場(chǎng)出售石墨烯產(chǎn)品子公司的韓國(guó)朝華集團(tuán) ( 009830.KS)今年以來(lái)股價(jià)上漲13.4%。
值得一提的是美國(guó)的CVD設(shè)備公司（NASDAQ:CVV）。這家公司是美國(guó)首個(gè)量產(chǎn)石墨烯的上市公司。2010年5月，這家公司與哥倫比亞大學(xué)附屬的石墨烯實(shí)驗(yàn)室簽署合作協(xié)議，由該公司造的石墨烯材料和產(chǎn)品將通過(guò)石墨烯實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)在全球銷(xiāo)售。2011年這家公司的收入和每股盈利都實(shí)現(xiàn)翻番。由于大部分業(yè)務(wù)與石墨烯相關(guān)，CVD設(shè)備公司的股價(jià)自2010年6月底開(kāi)始狂飆，到2010年9月底的三個(gè)月內(nèi)從每股3.1美元躥升至每股13.5美元，漲幅超過(guò)三倍。該公司股價(jià)今年以來(lái)的漲幅接近15%。
