石墨烯的應(yīng)用潛力

《石墨烯的應(yīng)用潛力》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、證券研究報告

2、行業(yè)專題報告石墨烯

3、鋼鐵新材料石墨烯-21世紀(jì)新材料技術(shù)革命的引領(lǐng)者暨習(xí)主席參觀英國石墨烯實驗室所作張士寶孫恒業(yè)0755-837347780755-25310971zhangsb@cmschina.com.cnsunhengye@cmschina.com.cnS1090511040020S1090512080004報告日期：2015年10月26日-1-目錄一石墨烯的基本性質(zhì)二有關(guān)石墨烯的應(yīng)用潛力三當(dāng)前石墨烯制備，研究及產(chǎn)業(yè)化四相關(guān)企業(yè)標(biāo)的研發(fā)與生產(chǎn)情況-2-重點標(biāo)的中國寶安：控股子公司貝特瑞系全球最大的鋰離子電池一負(fù)極材

4、料生產(chǎn)商，石墨烯工藝已經(jīng)積累多年，當(dāng)前已經(jīng)用作負(fù)極材料導(dǎo)電填料，用以增強(qiáng)負(fù)極材料導(dǎo)電性能和穩(wěn)定性。當(dāng)前公司投資10億元在哈爾濱設(shè)立的石墨產(chǎn)業(yè)園基地計劃在2019年完工，對公司整合產(chǎn)業(yè)鏈起到至關(guān)重要的作用。二華麗家族：間接持有重慶墨希和寧波墨西兩家公司股權(quán)，是石墨烯產(chǎn)業(yè)布局最為全面的公司。二中泰化學(xué)：持有廈門凱納28%股權(quán)，目前在低成本制造石墨烯技術(shù)上已經(jīng)取得關(guān)鍵性突破。風(fēng)險提示：此次推薦角度均為石墨烯，上市公司主業(yè)各不相同，目前石墨烯業(yè)務(wù)尚不能為上市公司貢獻(xiàn)實質(zhì)性業(yè)績。-3-什么是石墨烯？石墨烯是由單層碳原子構(gòu)成的六角形蜂巢晶格的平面

5、二維材料。在實驗室成功制備石墨烯樣本之前，石墨烯通常被認(rèn)為是假設(shè)性結(jié)構(gòu)。2004年，英國科學(xué)家利用特殊膠帶將石墨薄片反復(fù)分離，最后得到由單層碳原子構(gòu)成的薄膜，成功制備石墨烯。單層石墨烯原子晶格結(jié)構(gòu)圖-4-碳單質(zhì)-同素異形體純凈的石墨烯也是一種碳單質(zhì)。碳的同素異形體很多，包括無定形炭、金剛石、石墨、足球烯和石墨烯等。-5-碳單質(zhì)-同素異形體從外形結(jié)構(gòu)上面來看，碳納米管和石墨烯是結(jié)構(gòu)最為接近的同素異形體，但是其發(fā)現(xiàn)過程卻相對迥異。石墨烯和碳納米管的制備發(fā)現(xiàn)過程圖-6-單層石墨烯是已知最薄的材料單層石墨烯厚度只有0.335納米，是頭發(fā)直徑的

6、二十萬分之一。石墨烯厚度0.335納米×200,000≈頭發(fā)直徑60um-7-一、石墨烯的基本性質(zhì)石墨烯具備眾多優(yōu)異的力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和微觀量子性質(zhì)。它是目前最薄也是最堅硬的納米材料，同時具備透光性好，具備導(dǎo)熱系數(shù)高、電子遷移率高、電阻率低、機(jī)械強(qiáng)度高等眾多普通材料不具備的性能，未來有望在電極、電池、晶體管、觸摸屏、太陽能、傳感器、超輕材料、醫(yī)療、海水淡化等眾多領(lǐng)域應(yīng)用，可以說是未來最有前景的先進(jìn)材料之一。性質(zhì)載流子遷移透明度機(jī)械強(qiáng)度導(dǎo)熱性電阻率電子移動速度僅吸收2.3%的超高強(qiáng)度優(yōu)于銀和銅常溫電阻率最達(dá)到光速的可見光小的材料1/30

7、0是高性能鋼鐵導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)幾乎完全透明強(qiáng)度的200倍5300W/m.K小于銀和銅遠(yuǎn)超其他導(dǎo)體-8-二、石墨烯的應(yīng)用潛力單分子氣體偵測，原子級傳感器石墨烯太陽能電池集成電路電子器件，場效應(yīng)晶體管未來透明導(dǎo)電電極（觸摸屏、液晶、有機(jī)光伏電池、發(fā)光LED）應(yīng)用場發(fā)射源及真空電子器件超級電容器海水淡化系統(tǒng)生物醫(yī)療：分子閘、基因測序、抗菌器件石墨烯感光元件-9-1.納米傳感器與傳統(tǒng)的傳感器相比，納米優(yōu)點傳感器具備尺寸小，精度高的特性納米傳感器具備巨大的1比表面積，傳感器與氣更為重要的是，原子級別的體充分接觸，從而大大傳感器與宏觀傳感器相比，提升

8、了檢測的靈敏度具備多種獨有的微觀性質(zhì)，顯著拓寬了傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域。由于納米傳感器非常靈納米傳感器廣泛應(yīng)用于生物、2敏，工作溫度也大大降化學(xué)、機(jī)械、航空、軍事等低。方面。-10-1.納米傳感器北京大學(xué)李彥課題組提出了一種利用具有固定結(jié)構(gòu)的催化劑來調(diào)控生成的單壁碳納米管結(jié)構(gòu)的方案，有助于單壁碳納米管的成型。-11-2.石墨烯電極良好的性能石墨烯電極未來的應(yīng)用領(lǐng)域石墨烯良好的電導(dǎo)性能和透光性能，使它在透明電導(dǎo)電極方面有非常好的應(yīng)用前景。?太陽能電池板?發(fā)光LED石墨烯比表面積高達(dá)?觸摸屏2600m2/g(目前商用超極電容器使用的活性炭等材料

9、，?超級電容比表面積也不過1000-1800?液晶屏m2/g左右)，導(dǎo)電性極高，且儲能效率是現(xiàn)有材料的近兩倍，是理想的電極材料。-12-2.石墨烯電極的應(yīng)用傳統(tǒng)的電極材料多采用ITO（銦錫氧化物）。石墨烯以其獨有的導(dǎo)電透明性質(zhì)成為備選材料。采用石墨烯制成的透明電極，不僅具備傳統(tǒng)電極的導(dǎo)電特性，同時還可以彎曲折疊，在搭建過程中可與建筑構(gòu)成一體化，更加經(jīng)濟(jì)和實用。若能成功商業(yè)化，則未來有望改變電子行業(yè)制造格局。-13-2.石墨烯電極的應(yīng)用石墨烯制造的太陽能電池板石墨烯電極石墨烯制造的屏幕具備良好的柔性-14-3.LED散熱應(yīng)用一般來說，L

10、ED燈的品質(zhì)與散熱效果直接相關(guān)。目前高亮度LED燈通過自然輻射來散熱，效果不太理想。如果LED燈散熱效果不好，其壽命將受到明顯影響。目前解決LED散熱問題的手段主要有自然輻射散熱、介質(zhì)散熱和外加風(fēng)扇散熱三種類型。自然輻射