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图源:世界顶尖科学家论坛
盖姆认为 , 就像在石头、青铜和铁器时代一样 , 当新材料带来新工具和下一阶段文明的发展时 , 2D材料也被期望在普遍改进我们的技术方面至少与铁、硅或塑料一样具有潜力 。 这也是为什么石墨烯会收到如此多关注 。
“即使人们没有清晰地看到这场正在发生的革命 , 他们仍然觉得这种独特的材料类别最终应该带来许多新技术 。 在其他材料上这是一直会发生的情况 。 石墨烯是第一个2D材料 , 就其独特性质而言 , 它可能是最不寻常的2D材料之一 。 ”盖姆表示 。
目前石墨烯还未能真正实现规模化制备 , 成本高昂被称作“黑金” 。复旦大学高分子科学系教授卢红斌此前在接受澎湃新闻(www.thepaper.cn)采访时表示 , “目前 , 石墨烯的平均价格在每公斤1000元” 。
《Nanowerk》在《石墨烯等二维材料的大规模合成》文章中提出 , 石墨烯薄膜每平方米四万五千至十万美元 , 工业生产方法和成本正在限制石墨烯的实用性 。 其认为 , 当今世界生产的石墨烯质量相当差 , 并不非常适合大多数应用 。 这可能是更广泛的商业石墨烯应用发展缓慢的主要原因 。
对于石墨烯制造的低成本方法 , 全世界的研究团队目前都正在探索中 。 1月12日 , 《自然》发布的一篇研究《Cyclic production of biocompatible few-layer graphene ink with in-line shear-mixing for inkjet-printed electrodes and Li-ion energy storage》表明 , 爱尔兰的科学家们已经开发出一种新的低成本生产石墨烯的方法 , 可以加速采用这种强而轻的“神奇材料” 。
研究人员表示 , 使用这种新方法 , 一旦扩大规模 , 成本可以降低到每升20英镑 。 如果成功商业化 , 这可能会导致多吨数量的生产 , 远远超过世界目前的石墨烯供应量 。
对于石墨烯的未来发展 , 盖姆持明显的乐观态度 , “与任何涉及新材料的技术革命一样 , 开始时总是缓慢的 , 不是需要几年 , 而是几十年才能从学术实验室‘扩散’到主流产业界 。 这种情况现在正在发生 , 而且越来越多的消费产品(已经有数百种)加入石墨烯以提高产品性能 。 下一阶段将是石墨烯和其他2D材料开始占据中心舞台 , 不仅是改进最终产品 , 而是推出原本根本不可能出现的新产品和应用 。 ”
石墨烯“工业革命”:正在进行中
天眼查数据显示 , 截至2021年11月30日 , 我国已注册石墨烯企业11432家 。 中国石墨烯联盟(CGIA)秘书长李义春在第八届中国国际石墨烯创新大会表示 , 目前国内石墨烯专利申请量累计达6.9万件 , 专利申请量占全球78.18% 。 2020年市场规模为140亿元 , 2025年市场规模预计达到1000亿元 。
据Vantage Market Research在1月20日发布的调查 , 预计到2028年全球石墨烯市场规模将达到 25.257亿美元 。 在2021年至2028年的预测期内 , 复合年增长率(CAGR)为19.5% 。 其认为 , 手机和平板电脑等消费电子产品需求的增长以及消费者购买力的提高这些因素推动了未来几年石墨烯市场的增长 。 此外 , 基于氧化石墨烯的透明导电薄膜在汽车行业的使用也推动了市场的增长 。 另一方面 , 石墨烯的生产过程风险和石墨烯的毒性是石墨烯市场发展的主要障碍 。
ResearchAndMarkets则在1月20日发布报告表示 , 亚太地区(APAC)是目前最大的石墨烯市场 , 未来几年也将见证最高的复合年增长率 。 中国对这种碳形式的消费量很大 , 尤其是在其电气和电子、能源和医疗领域 。 此外 , 石墨烯在轻型飞机和汽车的主体框架中得到应用 , 主要在中国和印度 。
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