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加快石墨烯商业化,应用新方向难题

时间:2021-08-20 08:11:31 来源:网络 点击:

加快石墨烯商业化,应用新方向难题

  石墨烯下游应用主要分为两个方面:第一是石墨烯粉体下游应用,第二是石墨烯薄膜下游应用。下面说说加快石墨烯商业化,应用新方向难题。

  其中石墨烯粉体可应用在新能源电池、复合材料、锂电池等方面,石墨烯薄膜可应用在柔性显示屏和传感器等方面。 我国石墨烯目前应用最广泛的下游领域是新能源相关领域。

  石墨烯产业最大的瓶颈在于还没有形成完整产业链,目前仍没有一种石墨烯产品能够规模化生产的方法,对石墨烯最大的需求仍然是各大院校及科研机构的研究使用。

  石墨烯在国内市场上从研发到应用的时间需要5-10年,达到成熟的产业规模时间则会更长。

  研究表明,1毫米厚的石墨烯包含大约300万层结构,其直径是头发的100万分之一,比“蝉翼”还更轻薄,甚至是接近于透明。

  石墨烯的柔韧性、强度以及弹性非常好,出色的柔韧性使得它能更好地变换形状,可以添加到绝大多数工业品中,形成石墨烯复合材料。

  同时,石墨烯几乎是目前人类已知材料中导热性最高的材料,因此它可以更好地进行散热。此外,石墨烯的强度是钢铁的200倍。

  使用石墨烯能够提高处理器运行的频率,而且能够延长用于数据存储固态硬盘的寿命。解决射频(RF)频谱高端的无线设备能够生产,价格方面亦相对低廉。

  同时,石墨烯传导产生热量的能力令人难以置信,这有助于减少热管理机能所需要占用的空间。

  其优越的辐射耐受性将使其对于空间的应用中成为无价之宝,而其光学和导电特性的结合将在光学发展中扮演“关键先生”,具有更快的调制和更高的灵敏度。

  石墨烯商业化难题

  目前,广域石墨烯单层膜的商业生产依赖金属催化剂上的化学沉积方法。

  如果要将石墨烯应用于有用的半导体基底,则需要进行转移过程。需要腐蚀掉铜薄膜,将石墨烯层转移到半导体晶片上,石墨烯单层最初生长在催化剂上的铜最终会消失。此外,结构不一致也会限制性能参数。

  除质量问题,转移过程本身就是劳力为主的过程。这使得将该过程集成到现有大规模制备变得困难,因此成本会一再增加。

  1.石墨烯传感器在国内的市场规模在2019年达到2亿元,年复合增长率约为71%。2020年石墨烯传感器在国内的市场规模4亿元,实现了十倍扩张。

  2.石墨烯防腐涂料在导电性、热稳定性、力学性能、抗菌性能等方面优势更为明显。重防腐涂料是石墨烯应用重点产业之一,应用前景非常广阔,需求逐年增加,带动石墨烯需求也不断增加。2019年, 我国防腐涂料总产量535万吨,同比增长18.4%,占涂料,总产量的22.2%。

  石墨烯商用新方向

  研究人员已经研发出一种化学沉积方法替代方案支持大范围石墨烯合成同时能够确保产品纯度。

  其专利的金属有机化学气相沉积技术意味着石墨烯能够直接生长在半导体衬底上,无需进行转移,从而避免相关的所有问题。

  该技术能够提供持续可重复的结果,并使石墨烯符合标准工艺生产当今半导体生产的最大规模。这种技术生产的石墨烯具有高度的结构完整性,同时避免了与其他方法相关的污染问题。

  总结:如何解决加快石墨烯商业化,应用新方向难题石墨烯沉积是该材料在半导体应用中广泛应用的起点。从这里开始,在石墨烯上下的介质生长、光刻和接触都在器件设计和性能中发挥作用。采用新的石墨烯生长方法为利用其特性开发设备制造的互补技术打开了行业大门。

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