1、石墨烯獨(dú)特的理化性質(zhì)

導(dǎo)電速度極快：在室溫下，它的導(dǎo)電速度要比其它的物質(zhì)快許多，比如比硅要快250倍；

超硬超強(qiáng)：石墨烯是目前已知強(qiáng)度最高的材料，130GPa，比金剛石還堅硬，硬度比世界上最好的鋼鐵高100 多倍；

導(dǎo)熱能力超：強(qiáng)石墨烯具有非常好的熱傳導(dǎo)特性，純的無缺陷的單層石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá) 5300W/m·K，是金剛石的3 倍，銅的10倍；

超級透明：石墨烯具有非常好的光學(xué)特性，它在較寬波長范圍內(nèi)吸收率為2.3%，即透過率為97.7%，幾乎是透明的；

超強(qiáng)吸附能力：石墨烯具有巨大的比表面積，理論比表面積為2630m2/g，因此具有優(yōu)異的吸附性能。

如果把厚度相當(dāng)于人的頭發(fā)絲直徑十萬分之一(約為0.34nm)的石墨烯，疊成保鮮膜那樣厚(零點(diǎn)幾毫米)，需要一頭大象站在一只鉛筆上所產(chǎn)生的壓強(qiáng)，才能刺破它。

2、產(chǎn)品狀態(tài)

市場上的石墨烯、石墨烯衍生物從外觀形態(tài)上看，分為石墨烯粉體、石墨烯薄膜、石墨烯溶液三種形態(tài)。其中石墨烯粉體和石墨烯薄膜屬于單層或多層石墨烯微片，石墨烯溶液多為石墨烯衍生物，例如：氧化石墨烯、氟化石墨烯。粉體多呈銀灰色柳絮狀，薄膜為無色透明，溶液由于產(chǎn)品種類不同或引入的官能團(tuán)不同顏色也不同。

目前，石墨烯、石墨烯衍生物的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用尚未獲得實(shí)質(zhì)性突破，但石墨烯研究的最終目的是實(shí)現(xiàn)石墨烯在下游產(chǎn)品中的市場化應(yīng)用，并使其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)出來。從目前各研究成果看，如下幾個領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化前景較好。

1、柔性石墨烯顯示屏

伴隨著柔性屏、全面屏及屏下指紋識別等“熱風(fēng)”，石墨烯材質(zhì)屏幕因擁有高透光率、低電阻率、耐摔耐撞及可彎曲等特性而受到關(guān)注，但目前受限于良品率問題及成本并未得以量產(chǎn)，相信在石墨烯柔性屏工藝獲得突破時，將在電子設(shè)備、智能家居等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。

可隨意彎曲的柔性顯示屏，讓科技的腦洞全面打開

備注：目前普遍用于有機(jī)LED(OLED)顯示器透明電極的稀有且昂貴的氧化銦錫(ITO)，石墨烯(graphene)可以提供成本更低、更薄、速度更快的替代方案，從而規(guī)避ITO短缺的問題，并為柔性顯示器的開發(fā)鋪平道路。

最近，一個發(fā)明專利公布顯示，魅族手機(jī)研發(fā)出一款新型全面屏手機(jī)，其屏幕組件為石墨烯屏。功能器將位于手機(jī)屏下方，大大提升手機(jī)屏占比，告別“劉海屏”。就目前來看，柔性石墨烯屏離產(chǎn)業(yè)化還有挺大距離，但它的市場價值應(yīng)該是值得大家期待的。

2、導(dǎo)電劑

石墨烯具有優(yōu)異的電子傳導(dǎo)性能，其電導(dǎo)率可達(dá)106S/m，面電阻僅為30Ω/m2，性能超過已知最好的導(dǎo)體銀和銅。作為碳族材料可以替代導(dǎo)電炭黑、碳納米管等應(yīng)用于鋰電池、導(dǎo)電油墨行業(yè)，這也是目前石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的最現(xiàn)實(shí)方向。

鋰電池：石墨烯在鋰電池中的主要作用是可以在一定程度上提高鋰電池的能量密度、降低電池內(nèi)阻等。傳統(tǒng)的鋰離子電池導(dǎo)電劑，如炭黑，碳纖維等，與活性物質(zhì)的接觸是點(diǎn)—點(diǎn)接觸，限制了導(dǎo)電作用的發(fā)揮，增加了導(dǎo)電劑添加量。而石墨烯是片狀結(jié)構(gòu)，與活性物質(zhì)的接觸為點(diǎn)—面接觸，可以最大化的發(fā)揮導(dǎo)電劑等作用，減少導(dǎo)電劑的用量，提升鋰離子電池的能量密度。

導(dǎo)電油墨：目前，導(dǎo)電油墨中使用導(dǎo)電性最好的填料是銀粉和銅粉，由于金、銀等貴金屬制成的導(dǎo)電油墨價格昂貴，應(yīng)用范圍受到一定限制。相比之下，碳系導(dǎo)電油墨具有成本低、性能穩(wěn)定、不需要太多印后處理步驟、與噴墨打印方式兼容等優(yōu)點(diǎn)，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。

基于石墨、碳粉的導(dǎo)電油墨盡管價格低廉，但是其存在導(dǎo)電率低、容易固化收縮導(dǎo)致油墨層開裂等先天不足之處。而石墨烯具有更大的比表面積，更為優(yōu)異的電子傳導(dǎo)性能,且在10~100 K 范圍內(nèi)并未表現(xiàn)出溫度的依賴性，因此受到更多的關(guān)注并取得了一定的應(yīng)用性突破。

總而言之，石墨烯作為一種高端導(dǎo)電添加劑是目前最主要和最現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用方向。需要注意的是，石墨烯作為導(dǎo)電劑不僅可以應(yīng)用于鋰電池、導(dǎo)電油墨行業(yè)，也可以應(yīng)用于塑料、橡膠等行業(yè)。

3、導(dǎo)熱劑

石墨烯具有極高的導(dǎo)熱率和熱輻射系數(shù)，單層石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)5300W/m·K，不僅優(yōu)于碳納米管、石墨導(dǎo)熱膜等碳材料，更高于鋁、銀等金屬材料，因此石墨烯可以作為導(dǎo)熱劑應(yīng)用于散熱領(lǐng)域。鑒于石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)熱性、輕薄性、可折繞性，石墨烯最具可行性的應(yīng)用是作為電子產(chǎn)品、LED燈等的散熱材料，用以代替鋁合金等金屬導(dǎo)熱材料。

石墨烯不僅可以直接制備成石墨烯薄膜作為導(dǎo)熱材料用，更可以作為導(dǎo)熱添加劑加入到石墨膜、塑料、橡膠、手機(jī)鋰電池中。目前的導(dǎo)熱材料售價較低，因而石墨烯作為導(dǎo)熱劑使用面臨的主要問題還是成本，較高的成本直接限制了石墨烯在導(dǎo)熱材料中的應(yīng)用。

4、石墨烯防腐

腐蝕是新興海洋工程、海島工程等領(lǐng)域裝備、設(shè)施安全性和服役壽命的重要影響因素之一，尤其熱帶海洋開發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，面臨著嚴(yán)峻的腐蝕危機(jī)，使我國重大工程和裝備的可持續(xù)發(fā)展受到影響。僅2014年我國腐蝕總成本就超過2.1萬億元人民幣，約占當(dāng)年GDP的3.34%。

我國寧波材料技術(shù)與工程研究所王立平研究員和薛群基院士團(tuán)隊經(jīng)過數(shù)年技術(shù)攻關(guān)，成功突破石墨烯改性防腐涂料研發(fā)及應(yīng)用的四大技術(shù)瓶頸，開發(fā)出石墨烯“防腐外衣”。目前該成果已通過中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會鑒定，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)鹽霧壽命超過6000小時，處于國際領(lǐng)先水平，相關(guān)成果已經(jīng)由寧波中科銀億新材料有限公司實(shí)施產(chǎn)業(yè)化，目前已定型的八大類產(chǎn)品已經(jīng)在電力設(shè)施、船舶、石油化工裝備等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了規(guī)模應(yīng)用。

5、潤滑劑

氟化石墨烯作為石墨烯衍生物，既保持了石墨烯高強(qiáng)度的性能，又因氟原子的引入帶來了表面能降低、疏水性增強(qiáng)及帶隙展寬等新穎的界面和物理化學(xué)性能。同時，氟化石墨烯耐高溫、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，表現(xiàn)出類似聚四氟乙烯的性質(zhì)，被稱之為“二維特氟龍”。氟化石墨烯極強(qiáng)的化學(xué)惰性，層間距比石墨更大，在惡劣環(huán)境下，將顯示出優(yōu)異的潤滑性能。

備注：目前市場上的固體潤滑劑主要是二硫化鉬和石墨，但這兩種固體潤滑劑在還原性條件與真空中潤滑效果會明顯下降。

石墨烯及其衍生物作為高端添加劑使用是最多研究及最現(xiàn)實(shí)的產(chǎn)業(yè)化形態(tài)，也是將來一段時間石墨烯產(chǎn)品的主要用途，該用途對石墨烯產(chǎn)品的質(zhì)量要求相對較低，主要問題是生產(chǎn)成本問題和下游的銜接應(yīng)用問題。此外，隨著智能設(shè)備的不斷發(fā)展及進(jìn)步，石墨烯應(yīng)用于制備柔性顯示屏也是一個極具產(chǎn)業(yè)化前景的方向。