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一、石墨烯的应用现状
石墨烯是一种具有优异力学、热学和电学性能的新型碳材料。石墨烯材料的研发涉及国家高新技术材料的产业基础,产业关联涉及新材料、能源、环境、航空航天、国防等领域,对国家的发展起着重要作用,因此,各国政府积极支持石墨烯研发:欧洲联盟2013年启动投资10亿欧元的石墨烯旗舰计划;韩国和英国分别投入3.5亿美元、5 000万英镑进行商业化计划;中国在《新材料产业“十二五”发展规化》中,将石墨烯作为优先发展的前沿新材料之一。
石墨烯原材料的规模化制备是构筑石墨烯产业链的基础,对开发下游产品有着根本性的作用,对石墨烯的产业化发展起着承上启下的作用。石墨烯行业近几年呈井喷式发展态势,企业和产品已经如雨后春笋般大量出现。其中涉足石墨烯下游应用的企业逐渐增多,包括电子领域的高性能芯片、LED、柔性显示屏;能源领域的静电喷漆系统、高性能电池、超级电容器、太阳能电池;航空航天、海洋领域的防护涂料、复合材料、电磁屏蔽材料、隐型材料;环境领域的污水处理、海水淡化、大气污染治理;高强度橡胶、塑料,医药领域的药物输送、临床检测等。
自2010年石墨烯发现者获得诺贝尔物理学奖后已有4年时间,石墨烯规模化制备的技术瓶颈已逐渐突破,限制石墨烯行业发展的不再是石墨烯的规模性制备,而是如何让制备的石墨烯满足不同应用领域的需求,如何使石墨烯的高性能如高导电性、高导热性、高透光性在应用领域充分发挥。这是目前从事石墨烯材料的研究机构和企业共同面临一个关键性技术问题,同时也是石墨烯行业未来2~3年内需要突破的关键性瓶颈。
目前,国内各石墨烯相关企业纷纷在自身技术优势的基础上,开展石墨烯的下游应用,涉及的领域主要集中在锂电池、超级电容器、柔性显示屏、防护涂料、污水处理等几个方面。在这些应用领域中,水污染处理、功能性涂料、锂离子电池3方面的研究最多,也是目前石墨烯应用中较为成熟的领域。
1、水污染处理
相关数据显示,中国 600 多个城市都不同程度面临着水源地突发污染事件的威胁,存在水源地安全隐患。近期不断发生的重金属污染突发事件,如 2005 年珠江支流北江镉污染事故、2006 年湖南岳阳砷污染事件、2010 年福建紫金矿业重大污染事件、2011年匈牙利铝厂毒泥浆对多瑙河的污染、2012 年广西河池市镉污染事件,对应对突发性环境污染事件,有效彻底防治重金属对环境的污染提出了更高的标准。
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