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张启明《柒熙家族办公室SICC》创始人

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【柒熙行业追踪】解密:生而不凡新材料之王--石墨烯  

2015-12-01 00:19:18|  分类: 柒熙价值成长 |  标签: |举报 |字号 订阅

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石墨烯:彻底改变21世界的“新材料之王”
解密:生而不凡——新材料之王石墨烯 - 启明柒熙资本国际SICC - 张启明《柒熙资本国际SICC》创始人
 
先知先觉的机构已经提前布局,现在看已经很明显的是拉升阶段
         解密:生而不凡——新材料之王石墨烯 - 启明柒熙资本国际SICC - 张启明《柒熙资本国际SICC》创始人
 
石墨烯板块明显有主力长期关注
解密:生而不凡——新材料之王石墨烯 - 启明柒熙资本国际SICC - 张启明《柒熙资本国际SICC》创始人
 
 
方大、宝安、乐通、烯碳可能成为四大龙头

          它被称为“新材料之王”,又被科学家预言将“彻底改变21世纪”,它超薄、坚韧、致密的特性也成为工业消费领域盛威“新宠”,它就是石墨烯。

“石墨烯作为材料界新星,凭借优异性能可广泛应用于新能源汽车、航空航天等多个领域,有望被列为重点发展对象。”工业和信息化部原材料工业司司长周长益在日前举行的2015中国国际石墨烯创新大会上表示,包括石墨烯在内的新材料产业发展的“十三五”规划正在编制并即将出台。

下一个产业蓝海
石墨烯是一种碳原子单层平面晶体新材料,它独特的碳单层结构一度被认为无法稳定存在。2004年,英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功从石墨中分离得到石墨烯,并因此荣获2010年诺贝尔物理学奖。

作为材料界的新星,石墨烯是目前已知室温下最好的导电和导热材料,是人类已知强度最高的物质,具备极高的透光性和极大的比表面积。石墨烯优异的性能使得它在多个领域具备变革潜力,已经有所建树的领域包括散热材料、柔性触摸面板、微型传感器、二次电池、芯片材料等。

我国发展石墨烯具有天然的优势,已探明的天然石墨储量约5500万吨,居世界首位。

在国家战略指引下,我国石墨烯研发和专利持有量已在全球占据一席之地。国家在“十二五”规划中明确将包括石墨烯在内的新材料列为重要的战略性新兴产业;国家自然科学基金委员会已经陆续拨款超过3亿元资助石墨烯相关项目;国家引导石墨烯产业成立了中国石墨烯产业技术创新战略联盟,联盟成员已达53家,6位联盟常务理事单位分别对石墨烯技术路线、标准战略、专利布局、国际合作和产业促进进行支持和合理引导。

据记者了解,自2012年开始,我国在石墨烯论文和专利方面居全球首位。目前,我国石墨烯企业超过100家,并在常州、无锡、青岛、深圳等地形成产业集群。

但是,我国石墨烯产业还面临技术转化能力弱、商业应用领域窄等问题。周长益表示,工业和信息化部将以市场开发遇到的问题为导向,以终端产品的需求为牵引,采取一条龙模式,帮助企业构建完善产业链,围绕产业链配置创新链,聚集创新要素,强化上下游协同创新,提升石墨烯产品的综合性能,抓住新材料、高端装备快速发展及制造业由大变强的大好机遇,大力推进首批次的商业化运用,力争把石墨烯打造成新材料产业发展的先导产业。

多方合力推进产业发展
11月4日,深圳市先进石墨烯应用技术研究院、深圳市石墨烯协会揭牌成立,这是深圳市目前获批的惟一一个针对石墨烯应用的专业化研究院。 “石墨烯作为21世纪最具发展潜力的新材料,在电池、可穿戴设备、冷凝器等方面的应用频现突破,有望成为下一个万亿级的产业。”深圳市副市长陈彪表示。

深圳经过多年发展聚集了一批石墨烯的研究机构和企业,为石墨烯产业的发展壮大奠定了基础。据悉,华为与曼彻斯特大学合作研究石墨烯的应用合作及石墨烯领域的研发;比亚迪(002594,股吧)正全力研发石墨烯—磷酸铁锂电池;贝瑞特拥有多项专利正着手研发石墨烯储能电池;烯旺在石墨导电、导热、防腐等多个领域的应用研发处于国际领先水平,已申报发明专利30多项。目前深圳在石墨烯产业链的两端已经具备了推动产业快速发展的基础,特别是在下游的运用中拥有得天独厚的优势。

“东旭光电正顺应新材料领域发展趋势,将石墨烯作为公司进军新材料产业的重要抓手,积极进行石墨烯产业布局。”东旭光电投资负责人、北京旭碳新材料有限公司董事长王忠辉接受记者采访时表示。

据了解,2014年6月,东旭光电与北京理工大学共同成立了石墨烯研究院。今年3月,东旭光电又与北京理工大学共同成立北京旭碳新材料科技有限公司,作为石墨烯新材料的技术研发、项目孵化和产业运营平台,推进石墨烯制备及应用技术的突破。今年7月,东旭光电与中国石墨烯产业技术创新战略联盟签署战略合作协议,双方在信息交流、资源整合、战略规划、市场推广等领域展开全方位战略合作,打造专业化的石墨烯产业投融资平台——北京东旭华清投资有限公司。

“在石墨烯应用领域,石墨烯透明导电薄膜有望最先实现产业化。”王忠辉表示,目前,国内多家科研院所和企业已经掌握石墨烯薄膜的小批量制备技术,但现有工艺设备无法实现批量化生产,目前正在解决石墨烯薄膜“卷对卷”生产技术,提高生产效率,降低生产成本。

而日前,青岛市政府向石墨烯的发现者安德烈·海姆颁发证书,大手笔布局石墨烯产业。目前青岛多家高校、科研机构和企业都开展了石墨烯及相关产品的研究与开发,青岛高新区作为中国北方惟一的国家级石墨烯产业创新示范基地,正积极打造以石墨烯为核心,以海洋为特色的新材料科技创业园,显示出了良好的发展前景。

应用范围广泛
11月3日,北京碳世纪科技有限公司在江苏常州召开全球首条石墨烯(单层碳原子)吨级示范生产线建成新闻发布会。该生产线产品为单层碳原子材料,且年产量能够达到吨级,这在世界范围内尚属首次。标志着单层碳原子石墨烯终于走出实验室,正式实现工业化。

石墨烯实验室制备的成本高昂,其工业化制备技术被全世界科学家广泛关注和研究着,此次碳世纪技术团队开拓出一套独特的生产工艺,2014年初开始建设石墨烯吨级示范生产线,至2015年10月底正式建设完工。

据记者了解,目前,碳世纪已经在16个领域开展了23项石墨烯下游应用技术的研发,并在润滑、涂料、膜技术等领域与多家公司展开合作,其自主研发的碳威牌石墨烯发动机油改进剂产品已经开始量产和销售。

济南圣泉集团股份有限公司推出的由石墨烯内暖纤维制造的圣养牌多功能服饰则让石墨烯穿戴起来。据圣泉董事长唐一林介绍,目前,圣泉集团已经建立起全球首条100吨/年生物质石墨烯工业化生产线,生产的能导电导热,又能抗菌抑菌的“圣养”石墨烯服饰已经开始投放市场。而制备石墨烯所用材料均为价格低廉、数量庞大、来源广泛的农作物秸秆,在实现石墨烯工业化充分量产之后,将拥有产量和价格双重优势。

深圳烯旺新材料科技股份有限公司推出的石墨烯智能理疗护腰产品,在京东众筹平台上一个月内筹集938万余元,获得1.2万余名支持者。

而石墨烯润滑油的出现,将成为润滑油行业一项重大的转折点。石墨烯润滑油不仅节能减排,没有任何大气污染,而且有利于汽车省油和续航,实现企业和用户双赢。随着国家对环保的重视,石墨烯润滑油未来将会有更加广阔的发展空间

目前已存在石墨烯聚合材料电池,其储电量是目前市场最好产品的三倍,用此电池提供电力的电动车最多能行驶1000公里,而其充电时间不到8分钟。石墨烯聚合材料电池的成本将比锂电池低77%,重量也仅为传统电池的一半。如果石墨烯材料能够广泛应用,成本降低、续航里程和充电时间减少等优势突出,将成为未来电动汽车发展的福音。

业内人士认为,长期来看,石墨烯在电动车、柔性电子领域的产品都将成为万亿级市场。在电子信息领域,石墨烯芯片的出现或将颠覆硅材料,将人类带到一个全新的时代。而短期来看,海洋工程防腐、电子器件散热则是石墨烯“最接地气”的应用,带动石墨烯材料制备的快速发展,为石墨烯在未来高端领域的应用积累技术经验和产业基础。

最新研究进展
东华大学:“石墨烯智能折纸”未来应用广阔

近日,东华大学教授王宏志团队在智能可穿戴用低维材料研究上获新成果,相关研究成果已发表于《科学进展》。同时,《自然》和《科学》网站以文字及视频的形式报道了此项研究。

近年来,聚合物类可变形材料响应时间长、刺激条件苛刻以及变形后恢复困难等问题限制着此类材料的广泛应用。王宏志等将目光聚焦于近年来在多个学科领域得到广泛应用的新型二维材料——石墨烯,通过对其进行表面改性以及宏观可控组装得到一种光/温控自折叠石墨烯纸。

他们通过掩膜法对改性氧化石墨烯(PDA-GO)进行图案化设计,从而使复合薄膜能够从平面的二维状态变化成多种预设定的三维结构。“石墨烯折纸的灵感来源于中国古老的折纸艺术”,利用简便的抽滤方法将氧化石墨烯及PDA-氧化石墨烯纳米片组装成微米厚的石墨烯纸,通过纳米层间由温度或光控制的水分子的吸附与脱附,石墨烯纸可以迅速(3秒以内)折叠成预设的形状,并且可以行走与转向。

这类轻质且柔性的低维材料对微弱的环境变化非常敏感,由此产生可“编辑”的形态改变,这使它们未来可以有多种应用可能。

新型石墨烯材料将为手机和汽车带来夜视功能
许多具有夜视功能的热成像设备可以帮助警察、搜救人员和士兵在完全黑暗的情况下看清周围的环境,为作战、救援和抓捕行动带来极大的便利,但是目前就算是最好的夜视设备也需要低温冷却的过程,同时设备笨重昂贵,并且技术进步缓慢。最近,来自麻省理工的研究人员研发出了一种全新的石墨烯半导体材料,硬度要比钢铁坚硬100倍,将这种材料应用到热成像设备的芯片中可以解决上面提到的问题。

另外,这种新型石墨烯材料所衍生的红外传感器可以将体积降至最小,未来甚至可以被集成到智能手机和笔记本电脑中。

石墨烯是最常见的红外传感材料之一,所以麻省理工的研究小组用这种材料来制造传感器芯片。而石墨烯被用来携带信号以及在固定的空间内进行冷却,并且摆脱需要借助外部进行冷却的局限,而这些设备就可以通过内部直接将热量散发掉提高设备使用效率。

这种紧凑型的传感器可以探测到许多物体的形状,包括上图所示的人手形状。而目前研究的目的需要进一步提高成像的分辨率,未来就可以被应用到日常生活的设备中。有一天,这种材料除了智能手机之外,还可以被应用到汽车的前挡风玻璃上,可以在夜间为驾驶员带来更好的视野及可是范围。不过想要将这种石墨烯材料真正的实际应用,还需要等待相当长的一段年时间。


生而不凡——新材料之王石墨烯
作者:时间:2015-06-29来源:凤凰网
编者按:手机充电只需几秒钟?史上最薄电灯泡?光驱动飞行器?关于石墨烯非凡应用的新闻不断出现在人们的视野当中,似乎石墨烯已经成为了无所不能的超级材料。石墨烯是什么?到底有什么特性让它备受推崇?本期解密:生而不凡——新材料之王石墨烯。

  手机充电只需几秒钟?史上最薄电灯泡?光驱动飞行器?关于石墨烯非凡应用的新闻不断出现在人们的视野当中,似乎石墨烯已经成为了无所不能的超级材料。石墨烯是什么?到底有什么特性让它备受推崇?本期解密:生而不凡——新材料之王石墨烯。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/276426.htm


石墨烯


  石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈?盖姆和康斯坦丁?诺沃肖洛夫,成功从石墨中分离出石墨烯,证实它可以单独存在,两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。


石墨烯


  实际上石墨烯本来就存在于自然界,只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨,厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过,留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。


石墨烯


  石墨烯的诞生倒是一件趣事。当时盖姆把一大块儿高定向热解石墨和一台高级抛光机交给了一位新来的中国博士生,希望他做出尽可能薄的膜。三个星期后博士生给了盖姆一个10微米厚的培养皿。盖姆生气地问他能不能磨得更薄?博士生说:“那你就自己试试吧。”


石墨烯


  盖姆只得自己做了,不过他采用了一种非常“土”的方法。他用透明胶带在石墨上粘一下就会有石墨层被粘在胶带上,把胶带对折后粘一下再拉开,两端就都沾有石墨层,石墨层又变薄了。如此反复多次,终于薄到只有一个碳原子的厚度时,石墨烯就制成了。


石墨烯


  在发现石墨烯以前,大多数物理学家认为,热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。所以,它的发现立即震撼了凝聚体物理学学术界。虽然理论和实验界都认为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在,但是单层石墨烯在实验中被制备出来。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/276426.htm

石墨烯


  在随后三年内, 安德烈?海姆和康斯坦丁?诺沃肖洛夫在单层和双层石墨烯体系中分别发现了整数量子霍尔效应及常温条件下的量子霍尔效应,他们也因此获得2010年度物理学诺贝尔奖。


石墨烯


  石墨烯对物理学基础研究有着特殊意义,它使一些此前只能纸上谈兵的量子效应可以通过实验来验证,例如电子无视障碍、实现幽灵一般的穿越。但更令人感兴趣的,是它那许多“极端”性质的物理性质。


石墨烯


  作为目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,石墨烯被称为“黑金”,是“新材料之王”,科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪。”


石墨烯


  石墨烯既是最薄的材料,也是最强韧的材料,断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床,本身重量不足1毫克可以承受一只猫的重量。


石墨烯


  难以想象的是,石墨本身几乎是最软的矿物质(莫氏硬度只有1~2级),“切”成一个碳原子厚度的薄片时,“性格”会发生如此之大的变化,石墨烯的硬度比莫氏硬度10级的金刚石还要高,但却又有很好的韧性,可以弯曲。


石墨烯


  因为只有一层原子,电子的运动被限制在一个平面上,石墨烯也有着全新的电学属性。石墨烯是世界上导电性最好的材料,电子在其中的运动速度达到了光速的1/300,远远超过了电子在一般导体中的运动速度。

文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/276426.htm

石墨烯


  石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的超级计算机。据相关专家分析,用石墨烯取代硅,计算机处理器的运行速度将会快数百倍。


石墨烯


  另外,石墨烯几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光。另一方面,它非常致密,即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料,如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。


石墨烯


  石墨烯具有很强的化学敏感性,可以制成高效探测器等。涂有石墨烯的传感器可以检测到含有用于炸药、氨等化学物质的低浓度的蒸汽。


石墨烯


  石墨烯的这些特性注定要给诸多产业带来翻天覆地的变化。但是我们普通人最关心的还是石墨烯可能会给我们的生活带来什么样的便捷。虽然现在仍有制备上的困难和成本限制等问题,但已经有一些优秀研究成果问世,展现了极佳的研发前景。


石墨烯


  在塑料里掺入百分之一的石墨烯,就能使塑料具备良好的导电性;加入千分之一的石墨烯,能使塑料的抗热性能提高30摄氏度。在此基础上可以研制出薄、轻、拉伸性好和超强韧新型材料,用于制造汽车、飞机和卫星。


石墨烯


  中国的科研人员发现细菌的细胞在石墨烯的纸上无法生长,而人类细胞则不会受损。利用这一点可以利用它来做绷带、食品包装甚至抗菌T恤衫。

http://www.eepw.com.cn/article/276426.htm

石墨烯


  针对将石墨烯的强度和韧性, 微软创始人比尔?盖茨的“比尔和梅琳达盖茨基金会”早前制定出“新世代安全套”计划,将提供10万美元赞助款给英国曼彻斯特大学,以研发更薄更坚韧的安全套。


石墨烯


  西班牙Graphenano公司同科尔瓦多大学合作研究出首例石墨烯聚合材料电池,其储电量是目前市场最好产品的三倍,用此电池提供电力的电动车最多能行驶1000公里,而其充电时间不到8分钟。最重要的是其成本将比锂电池低77%,消费者完全可承受。


石墨烯


  一直以来,石墨烯都是科研人员眼中的宠儿。近日,一个由美韩研究人员组成的联合小组报告称他们将小片石墨烯连接到金属电极上,悬空于基底材料上方并加载一定的电流使其加热,制成了只有一层原子的世界最薄电灯泡,或将制成最薄的显示器。


石墨烯


  南开大学的一个联合科研团队通过3年的研究,获得一种光照即可移动的特殊石墨烯材料。据悉,这是迄今为止科学界第一次用光推动一个宏观物体并实现的宏观驱动。介绍这一成果的论文一经发表就迅速引起了国际科学界关注。


石墨烯


  像石墨烯这种具有革命性的新材料的发展,需要长期的资本投入,以创建完整的价值链和实现与终端市场应用领域的有效对接。随着科技的进步,石墨烯制备和应用的产业化浪潮必将在全球范围内展开。

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