近年來(lái)，在我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的帶動(dòng)下，作為核心部件的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)也得到了迅猛發(fā)展，2017年我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模居于世界首位。

新能源汽車(chē)發(fā)展基本方向是電動(dòng)化，2017年中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量已經(jīng)接近80萬(wàn)輛規(guī)模，純電動(dòng)汽車(chē)占比已經(jīng)超90%以上。

近年來(lái)研究表明，納米電極材料有望提供相當(dāng)于現(xiàn)在商用鋰離子電池?cái)?shù)倍的能量或功率密度，但該材料此前只能在負(fù)載量極低的超薄研究型電極中達(dá)到其優(yōu)異性能，難以在需要較高負(fù)載量的商用器件中實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有潛力。美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校段鑲鋒教授團(tuán)隊(duì)最近研制出一種三維多孔石墨烯復(fù)合電極材料，成功地解決了電極性能隨著負(fù)載量急劇下降的關(guān)鍵難題，使得制備高負(fù)載的高性能電極成為可能。相關(guān)研究成果美國(guó)時(shí)間11日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

這七大趨勢(shì)分別對(duì)未來(lái)石墨烯行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)鏈整合、價(jià)格走勢(shì)，以及石墨烯在儲(chǔ)能、先進(jìn)電子、復(fù)合材料等主要應(yīng)用領(lǐng)域的研發(fā)趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

石墨烯被譽(yù)為21世紀(jì)的“黑金材料”，在全球引起廣泛關(guān)注，涌現(xiàn)了超級(jí)石墨烯玻璃、超級(jí)石墨烯光纖、標(biāo)號(hào)性石墨烯薄膜、石墨烯納米墻、電致變色窗、觸摸屏、智能投影墻、石墨烯超級(jí)電容器、石墨烯無(wú)紡布、粉體石墨烯、核石墨等一系列令人眼花繚亂的應(yīng)用研究。

近年來(lái)，高性能電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的需求量大幅上升，于是很多學(xué)者都開(kāi)始投入到對(duì)更卓越電極材料的開(kāi)發(fā)和研究中。在這方面，石墨烯基材料吸引了大量目光。由于能提升現(xiàn)有設(shè)備性能，并使下一代設(shè)備更實(shí)用，石墨烯基材料被看作是前景深遠(yuǎn)的高性能電極材料。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是近年來(lái)石墨烯技術(shù)的提升，石墨烯添加劑技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入到潤(rùn)滑油領(lǐng)域。從技術(shù)角度來(lái)講，石墨烯的潤(rùn)滑原理和之前的抗磨添加劑的作用方式并不完全一樣——由于石墨烯的分子顆粒非常小，因此它能在缸壁與活塞之間進(jìn)行摩擦?xí)r產(chǎn)生滾珠效應(yīng)，把滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，同時(shí)還能像膩?zhàn)右粯影迅妆谏喜黄秸牡胤侥ㄆ健?/p>

我們知道，近期三星的爆炸事件、蘋(píng)果手機(jī)的自動(dòng)關(guān)機(jī)事件，就是電池與手機(jī)的兼容性問(wèn)題。這其實(shí)就是由于手機(jī)的電池續(xù)航能力、以及支持能力存在的巨大安全隱患。因?yàn)椤爸悄苁謾C(jī)”中有大量芯片，比如音頻芯片、視頻芯片、電源管理芯片、ISP芯片（拍照用）、WIFI芯片、CPU、GPU、基帶等等，人們對(duì)智能手機(jī)的性能的要求越來(lái)越高，尤其是續(xù)航能力，所以這些芯片的負(fù)荷也就越來(lái)越高。

近幾年來(lái)，石墨烯這種獲過(guò)諾獎(jiǎng)的材料一直廣受社會(huì)關(guān)注，在相關(guān)媒體上也充滿了各種“石墨烯電池”等方面的新聞。廣大群眾此時(shí)可能會(huì)好奇：石墨烯這種材料到底有多少用處，能不能依靠它來(lái)解決目前材料、電池等方面遇到的一系列技術(shù)瓶頸，幫助電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能等行業(yè)實(shí)現(xiàn)飛躍？

石墨烯是目前在科技界最為流行的一種高性能材料，單層原子的厚度和各種優(yōu)良性能，使它在各行各業(yè)都具有極高的應(yīng)用潛力。從導(dǎo)電材料到電磁再到纖維，跨越26個(gè)領(lǐng)域的石墨烯，可以說(shuō)是目前世界上最薄也是最堅(jiān)硬的材料，從神奇的石墨烯紙片到快速充電電池再到石墨烯導(dǎo)電塑料、石墨烯屏蔽線、石墨烯地?zé)崞⑹┤嵝允謾C(jī)、石墨烯碳纖維、石墨烯導(dǎo)熱膜，更有可能替代硅，制造未來(lái)新一代超級(jí)計(jì)算機(jī)。但是我們相信石墨烯的潛力遠(yuǎn)不止這些。

石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜，是一種只有一個(gè)原子層厚度的準(zhǔn)二維材料，所以又叫做單原子層石墨。它的厚度大約為0.335nm，根據(jù)制備方式的不同而存在不同的起伏，通常在垂直方向的高度大約1nm左右，水平方向?qū)挾却蠹s10nm到25nm，是除金剛石以外所有碳晶體（零維富勒烯，一維碳納米管，三維體向石墨）的基本結(jié)構(gòu)單元。

針對(duì)原料和用途的不同，相應(yīng)的有幾種不同方法。通常來(lái)講有氣相沉積法，氧化還原法，插層法。

石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜，是一種只有一個(gè)原子層厚度的準(zhǔn)二維材料，所以又叫做單原子層石墨。英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，用微機(jī)械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯，因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。石墨烯常見(jiàn)的粉體生產(chǎn)的方法為機(jī)械剝離法、氧化還原法、SiC外延生長(zhǎng)法，薄膜生產(chǎn)方法為化學(xué)氣相沉積法（CVD）。由于其十分良好的強(qiáng)度、柔韌、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)特性，在物理學(xué)、材料學(xué)、電子信息、計(jì)算機(jī)、航空航天等領(lǐng)域都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。

石墨烯應(yīng)用在鋰離子電池、超級(jí)電容器、鋰硫電池、燃料電池到太陽(yáng)能電池，屢見(jiàn)技術(shù)突破也已經(jīng)是不爭(zhēng)的事實(shí)，那為何迄今在市面上還看不到實(shí)用的商品？

綠色”的能量?jī)?chǔ)運(yùn)體系已成為當(dāng)前能源領(lǐng)域的關(guān)注熱點(diǎn)，鋰電作為其中重要的一個(gè)分支，其性能的提升是科研工作者關(guān)注的重點(diǎn)。隨著研究的不斷發(fā)展，高性能鋰電電極材料層出不窮。實(shí)際應(yīng)用中，所制備材料性能無(wú)法完全發(fā)揮是制約其實(shí)現(xiàn)高能量密度、高功率密度的關(guān)鍵。石墨烯的高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性、高比表面積、等諸多優(yōu)良特性，一定程度上對(duì)解決該問(wèn)題有著非常重要的理論和工程價(jià)值。石墨烯在用作鋰離子電池正負(fù)極材料方面具有以下優(yōu)勢(shì)：

2017年，英國(guó)和中國(guó)的科學(xué)家先后利用不同方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)氧化石墨烯層間距的精確控制，使得體積較小的水分子可以順利通過(guò)，而鹽離子則被“堵在門(mén)外”。該成果展現(xiàn)了氧化石墨烯在海水淡化領(lǐng)域的巨大潛力。

新材料是國(guó)家七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，也是我國(guó)石化和化學(xué)工業(yè)加快轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的重要著力點(diǎn)，并且與能源、信息、裝備制造、節(jié)能環(huán)保、生物醫(yī)學(xué)等產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)。目前，新材料已被列入國(guó)家、各級(jí)地方政府以及生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)劃重點(diǎn)，投資者重點(diǎn)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。材料的“新”與“舊”其實(shí)是相對(duì)的，既取決于產(chǎn)品本身的技術(shù)含量、使用性能、工藝水平，也與該國(guó)的社會(huì)發(fā)展階段、區(qū)域市場(chǎng)的稀缺程度有關(guān)。

利用超聲和攪拌等方法將石墨烯粉末均勻分散于有機(jī)溶劑中，得到濃度為0.05mg/ml～0.5mg/ml的石墨烯溶液，通過(guò)抽濾的方法將石墨烯均勻覆蓋于有機(jī)濾膜或水系濾膜之上，再通過(guò)機(jī)械剝離、浸泡或有機(jī)溶劑溶解的方法將石墨烯薄膜和濾膜分離，得到石墨烯薄膜，在石墨烯薄膜上加上電極，對(duì)其施加電壓即可產(chǎn)生熱量。由于石墨烯獨(dú)特的二維納米結(jié)構(gòu)，大的厚徑比、高的比表面積的特性，通過(guò)以上的制備工藝，使得石墨烯片層之間形成均勻連通的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，在施加較低的電壓（1～10V）下即可產(chǎn)生較高的熱量。

2004年，兩位俄裔英籍科學(xué)家將石墨烯成功從石墨中分離。石墨烯集合世界上最優(yōu)質(zhì)的各種材料品質(zhì)于一身。石墨烯無(wú)疑是過(guò)去十年，乃至未來(lái)幾十年，所有材料“明星”中最耀眼的一顆。如果說(shuō)20世紀(jì)是硅的世紀(jì)，神奇的石墨烯則是21世紀(jì)新材料的寵兒。

如果你要涉及石墨烯領(lǐng)域，那你一定不可以滿目的去追求它的應(yīng)用，本文歸納了石墨烯必須要了解的這6個(gè)“潛規(guī)則”，這是經(jīng)驗(yàn)也是教訓(xùn)。