“黑金”曲折的誕生史

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2023年7月3日 09:08

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材料是當(dāng)今時代的物質(zhì)生產(chǎn)和日常生活的基礎(chǔ)，同時材料也作為人們認識自然和改造自然非常重要的工具。從人類誕生開始就開始大范圍的使用材料，從人們的衣食住行，從以前的原始社會經(jīng)過石器時代、青銅器時代、鐵器時代發(fā)展到當(dāng)代的高新材料時代，這些時期的發(fā)展都離不開材料的使用。材料具有和人類一樣悠久的歷史，此外材料的發(fā)展水平也是代表了人類的發(fā)展和進化，以及科技進步的重要特征。

直到現(xiàn)在，人類正行進在以硅材料為主導(dǎo)的信息時代。技術(shù)推進社會，材料改變時代，這是毋庸置疑的。此外，材料的性能對各種應(yīng)用技術(shù)的安全性至關(guān)重要，也是一個不爭的事實。歷史上，以及現(xiàn)代社會，因為材料原因造成的事故不少。人類文明發(fā)展史，就是如何改進和創(chuàng)造更多更好的材料、更合理更安全地使用材料的歷史。

本篇文章將要介紹的材料—石墨烯，石墨烯材料的問世開啟了新型二維納米材料研究應(yīng)用之大門。

01 歷史

1.1 二維材料的概念

什么是二維納米材料呢，首先解釋“二維”在這兒的意思。目前我們生活在一個三維空間中，任何具體的物體，包括材料，都應(yīng)該是三維的。即使是一張紙，有長度、寬度之外，還有厚度。這個“長、寬、厚”便是3個空間維度的體現(xiàn)。維數(shù)被定義為材料中電子自由運動的維度范圍，也就是說如果電子可以在（x、y、z）三個方向自由運動，則是三維材料。

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如果電子只能在二維晶格中的（x、y）平面上自由運動，而是二維材料。那么相應(yīng)的一維材料便意味著電子只能在一條直線上運動，而零維材料中的電子被束縛在空間中的一個點。那么到底要多薄才算二維呢，通常將每個維度定義在納米尺度，納米（nm）是一個很小的長度單位，一般指結(jié)構(gòu)尺寸在0.1至100納米范圍內(nèi)的材料。

1.2 石墨

早在公元16世紀，英國人在一個叫巴羅代爾（Borrowdale）的地方，發(fā)現(xiàn)了某種大量的黑色礦藏，這種礦石發(fā)黑、油光光的，當(dāng)?shù)氐拇迕癯Ｓ盟谘蛏砩袭嬘浱枴０l(fā)現(xiàn)礦藏的幾個文化人受此啟發(fā)，心想：這東西既然能在羊皮上畫，應(yīng)該也能在紙上留下痕跡吧，可以用來寫字啊。于是，他們將這些黑色礦石稱作“黑鉛”，實際上就是我們現(xiàn)在所說的“石墨”。

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1761年，德國化學(xué)家法伯將石墨變成石墨粉，同硫磺等其它物質(zhì)混合制成一條一條的成品，再將它們夾在木條中，成為最早的鉛筆。從那時候開始，鉛筆工業(yè)便隨著巴羅代爾石墨礦的開采而興旺發(fā)達起來。現(xiàn)在，400多年過去了，你如果到巴羅代爾旅游，還可以見識到附近Keswick的博物館里，陳列展示著一只號稱世界最大的鉛筆，記錄著這段歷史的痕跡，“鉛筆”這名字也就將錯就錯，沿用至今。

“黑金”曲折的誕生史的圖6

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一直到了1779年，瑞典化學(xué)家謝勒（Carl Scheele）才發(fā)現(xiàn)黑鉛并非鉛，而是由碳原子構(gòu)成的，之后，德國地質(zhì)學(xué)家沃納（Abraham Gottlob Werner）將這種物質(zhì)的名字從黑鉛改為石墨（Graphite）。

1.3 二維材料的爭論

石墨烯雖然是石墨中的一層，但絕不是石墨，盡管它們的名字也只差一個字，但這一字之差卻決定了它們性能及其制備難度上的天壤之別。實際上，理論物理學(xué)家在早期并不看好這種單原子層的二維材料，認為它們是不穩(wěn)定的。前蘇聯(lián)有一位著名的理論物理學(xué)家列夫·朗道（Lev Landau），在上世紀30年代就從理論上證明了2維晶體的不穩(wěn)定性，認為二維材料在常溫下無法存在于自然界中。

盡管朗道預(yù)言二維晶格難以孤立存在，也總是有科學(xué)家一直在嘗試制造出二維材料。即使它們不穩(wěn)定，也在努力想辦法探索研究其中有什么新的物理特性。

1.4 二維材料—石墨烯的誕生之路

曼徹斯特大學(xué)研究小組從2000年就開始想辦法從石墨中分離石墨烯。小組的領(lǐng)導(dǎo)人是如今人們將他譽為“石墨烯之父”的海姆教授。安德烈·海姆（Andre Geim）的父母為德國人，但他于1958年出生于俄羅斯的索契，那是黑海邊上的一個小城，海姆的父母都是那兒的工程師。之后，海姆到莫斯科的物理學(xué)院接受高等教育，后來在俄羅斯科學(xué)院固體物理學(xué)研究院獲得博士學(xué)位，畢業(yè)在校工作三年后到英國、歐洲、丹麥、荷蘭等地繼續(xù)他的研究工作。

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那個時候海姆教授在腦海中沉浸在開發(fā)制備碳原子的二維晶體材料的方法，他招收了一位中國博士生。海姆教授分配這位學(xué)生用高級的拋光機來打磨石墨樣品，這種拋光機可以將樣品磨到零點幾個微米的平整度。這位中國學(xué)生磨了整整三星期，磨出了一片10微米厚，大約相當(dāng)于1000個碳原子厚度的薄片，顯然，這個結(jié)果距離單原子層還相差甚遠。這個課題的進展沉重的打擊了海姆教授，心里想是否應(yīng)該放棄呢？正當(dāng)海姆教授苦思冥想沒有方法之時，沒料到一件不相干的事改變了他們的想法。

在海姆實驗室的隔壁，有一位來自烏克蘭的掃描隧道顯微鏡專家。一次海姆與他談及自己進行的石墨拋光工作，開玩笑似地比喻說，這就是要將“鐵棒磨成繡花針”沒想到這位專家聽了之后，跑到自己實驗室的垃圾桶里翻了半天，找出幾條粘著石墨片的膠帶給了海姆。烏克蘭的專家說到，石墨是他們檢查隧道掃描顯微鏡時常用的基準樣品，實驗前，技術(shù)員們采取一種簡單而快捷的標(biāo)準方法清洗樣品，用透明膠帶把石墨的最表層粘掉，不過從來沒有人仔細看過扔掉的膠帶上有些什么東西，你拿去看看吧，也許對你有幫助。

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于是，海姆把這些膠帶放在顯微鏡底下仔細觀察，發(fā)現(xiàn)有一些碎片遠比他們用拋光機磨出來的要薄得多，這時候海姆方才恍然大悟，意識到自己建議學(xué)生用拋光機來磨石墨是多么愚蠢的事。遺憾的是，這位給了海姆靈感的專家，因忙于自己的實驗，沒有參與到海姆的“膠帶剝離法”工作中。倒是另一位不到30歲的年輕小伙，康斯坦丁·諾沃肖洛夫（Kostya Novesolov），參與了進來。于是，兩人開始用透明膠帶來對付石墨，粘貼、撕開，又粘貼、又撕開，反復(fù)多次之后，終于得到很薄的薄片。然后，諾沃肖洛夫提出用鑷子把剝離下來的石墨薄片從膠帶移放到氧化硅晶圓的基板上進行測量。測量結(jié)果顯示其中有一些石墨片只有幾個納米厚，使兩人興奮不已。就這樣，第一種二維晶體材料-石墨烯正式出場了，果然應(yīng)了那句中國俗話：“踏破鐵鞋無覓處，得來全不費功夫”。2004 年 10 月，美國《科學(xué)》雜志發(fā)表了海姆和諾沃肖洛夫的研究成果，2010年，兩位學(xué)者由此成果而榮獲諾貝爾物理獎。

來源：Ola Skogang

從這以后石墨烯成為研究的熱點和焦點，在導(dǎo)熱材料、超級電容器、透明電極、海水淡化、發(fā)光二極管、傳感器、儲氫、太陽能電池、催化劑載體、復(fù)合材料、生物支架材料、生物成像和藥物輸送等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。石墨烯是目前世界上最輕、最薄、硬度最高、韌性最強的新型納米材料之一，超強導(dǎo)電性、超高導(dǎo)熱系數(shù)、幾乎完全透明等優(yōu)異的物理化學(xué)性能，石墨烯被稱為“黑金”、“新材料之王”。

石墨烯制備方法

2.1 機械剝離法

微機械分離法（Micromechanical cleavage）是將單層石墨烯從石墨的表面進行直接剝離，一般情況下是引入熱解石墨進行摩擦剝離，在石墨表面會出現(xiàn)片狀晶體，在片狀晶體中就會含有單層石墨烯。這種方法的缺點是不易控制獲得石墨烯的尺寸，操作難度較大并且難以獲得應(yīng)用級別的石墨烯。

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2.2 氧化還原法

氧化還原法（Redox）是首先通過對鱗片狀石墨進行強氧化制得氧化石墨（烯），然后在微波、超聲波等外界強烈作用下剝離得到單層或少層氧化石墨烯，最后采用合適的還原方法還原得到石墨烯.該法高效易行，成本低，適合大規(guī)模化制備石墨烯，但不足之處是該方法制備的石墨烯一般為單層和多層的混合體，氧化石墨烯難以被充分還原而產(chǎn)生較多的缺陷，并且控制石墨烯的尺寸和厚度十分不易.氧化還原法相對其他方法而言操作比較簡單，并且能夠“大量”制備石墨烯，運用高溫還原的方法一次課制備0.2g 左右的單層石墨烯，然而從電鏡上可以觀察到，這種方法制備的石墨烯表面有很多的褶皺。

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（1）Brodie法：該制備方法是由 Brodie 最初提出的，將石墨和 KClO3 均勻混合，再加入濃 HNO3，并將整個體系在 60 ℃浴中反應(yīng) 3 至 4 天，隨后用水對反應(yīng)物進行多次清洗和干燥，從而得到 GO。這種方法在反應(yīng)過程中會產(chǎn)生毒性較強的二氧化Cl氣體，不僅危害人體健康，還對環(huán)境產(chǎn) 生影響。

（2）Staudenmaier 法：該方法在 Brodie 法基礎(chǔ)上進行改進的方法，將濃 H2SO4、濃 HNO3 溶液均勻混合，并將石墨加入到混合溶液中；然后，將 KClO3 緩慢加入到混合反應(yīng)物中，并在常溫下持續(xù)反應(yīng) 4 天；最后，對反應(yīng)物進行清洗和干燥，從而得到 GO。Staudenmaier 法與 Brodie 法相比，由于氧化反應(yīng)速率有所提高，故可以在常溫下進行制備。

（3） Hummers 法：該方法是以濃 H2SO4、KMnO4為氧化體系，通過對石墨進行氧化處理、后續(xù)的清洗、干燥，最終制備出 GO 。

2.3 外延生長法

外延生長法（Epitaxial growth）是利用生長基質(zhì)(常為稀有金屬)的原子結(jié)構(gòu)，結(jié)合高溫滲透和低溫表面析出的原理，在金屬襯底表面生長出單層或少層的石墨烯晶膜。采用這種方法可制備單層（single-1ayer）和雙層（bilayer）的石墨烯。該方法的缺點也比較明顯，那就是滲碳工藝復(fù)雜并且產(chǎn)量很低，無法滿足復(fù)合材料制備過程中對橡膠、樹脂等材料的大規(guī)模石墨烯填充.并且在碳原子從金屬內(nèi)部向表面遷移的過程中，很難形成單層的石墨烯樣品，多數(shù)情況下為多層石墨烯。石墨烯在形成后需要從金屬表面進行轉(zhuǎn)移，這一個步驟也比較復(fù)雜。

2.4 CVD 法

化學(xué)氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition)制備石墨烯，是先將含碳的物質(zhì)在一定條件下使其氣化并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，再將反應(yīng)生成物沉積到基底表面生成石墨烯的制備方法。在 CVD 法制備石墨烯過程中，環(huán)境氣氛、催化劑等對制備石墨烯性能有顯著影響。CVD 法可以制備具有優(yōu)異物理性能的石墨烯，重復(fù)性高，可用于工業(yè)化生產(chǎn)，但 CVD 法制備石墨烯薄膜存在制備成本較高，沉積時間較長，且金屬基底無法重復(fù)利用，在轉(zhuǎn)移過程中石墨烯薄膜容易受損等不足之處。

來源：百度

石墨烯熱導(dǎo)率

3.1 石墨烯本征熱導(dǎo)率

2008 年,為了精準測量石墨烯的本征熱導(dǎo) 率，Balandin 等將石墨進行機械剝離,制備出單層石墨烯，將其懸浮于 Si/SiO2基底凹槽上，采用非接觸式光熱拉曼的方法測量了單層石墨烯的熱導(dǎo)率，如圖所示，懸浮于溝槽上的單層石墨烯中央部分被激光加熱,產(chǎn)生局部熱點并在單層石墨烯片層內(nèi)部傳播，通過拉曼 G 峰值對應(yīng)的頻率對激發(fā)激光功率的依賴性得出單層石墨烯在室溫下的熱導(dǎo)率為4840~5300 W/(mK)。

來源：石墨烯導(dǎo)熱材料研究進展

3.2 石墨烯熱導(dǎo)率的影響因素

（1）層數(shù)：石墨烯的層數(shù)對其熱導(dǎo)率有很大影響，單層石墨烯在發(fā)生熱傳導(dǎo)時,聲子的傳播沒有橫向分量，隨著石墨烯層數(shù)增加，聲子散射產(chǎn)生橫向分量，從片層頂部到

底部存在邊界散射，熱導(dǎo)率降低，漸漸接近石墨。

（2）缺陷：石墨烯缺陷可以分為固有缺陷和外部引入缺陷兩類，固有缺陷由碳原子非正常排布造成，主要包括點缺陷與空位缺陷，晶界及線缺陷兩種形式。石墨烯中的點缺陷是指由碳-碳單鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的相鄰的五邊形和七邊形環(huán)對，這種缺陷的生成不涉及碳原子引入或缺失。單空位缺陷是指石墨烯六元碳環(huán)中損失一個碳原子，在單空位缺陷的基礎(chǔ)上,如果再丟失碳原子,就會產(chǎn)生多空位缺陷,碳原子的缺失會造成區(qū)域結(jié)構(gòu)重排,這種結(jié)構(gòu)缺陷會成為熱流散射的中心，削弱石墨烯的熱耗散能力，導(dǎo)致本征熱導(dǎo)率降低。

（3）粗糙度以及邊緣形狀：粗糙的邊緣會導(dǎo)致聲子的散射,具有光滑邊緣的石墨烯的熱導(dǎo)率要高于邊緣粗糙的石墨烯，Evans等采用分子動力學(xué)模擬計算，之字形光滑邊緣的石墨烯熱導(dǎo)率約為 3000 W/(mK),而邊緣粗糙的石墨烯僅為 800 W/(mK),同樣的，扶手椅邊緣的石墨烯也遵循此規(guī)律。對于不同邊緣形狀的石墨烯而言，之字形邊緣的石墨烯比扶手椅狀的石墨烯熱導(dǎo)率高，這是由于在單位長度下扶椅式邊緣的原子數(shù)比之字形邊緣原子數(shù)量更多，所以聲子散射的程度更高。

（4）晶粒尺寸：固體的熱導(dǎo)率隨晶粒尺寸增加而增加，而當(dāng)聲子在室溫下平均自由程大于三聲子過程確定的平均自由程，則聲子在室溫下對于石墨材料的平均微晶尺寸或晶粒尺寸將會變得不敏感，導(dǎo)致材料的熱導(dǎo)率發(fā)生變化。

（5）熱處理工藝：無論是通過氧化石墨烯還是石墨片制備石墨烯基導(dǎo)熱材料，都需要進行還原過程去除官能團等雜質(zhì)，提高石墨化程度。目前還原處理主要有低溫化學(xué)還原、高溫?zé)嵬嘶鸷透邷責(zé)釅?3 種，不同的處理工藝會導(dǎo)致熱導(dǎo)率的變化。

（6）其他：在石墨烯的制備過程中可能會出現(xiàn)的聚合物殘留以及出現(xiàn)的同位素取代，都會導(dǎo)致石墨的熱導(dǎo)率的下降。

應(yīng)用領(lǐng)域

4.1 集成電路領(lǐng)域

石墨烯具備作為優(yōu)秀的集成電路電子器件的理想性質(zhì)，高載流子遷移率以及低噪聲。2011年，IBM成功創(chuàng)造了第一個石墨烯為基礎(chǔ)的集成電路-寬帶無線混頻器，電路處理頻率高達10 GHz，其性能在高達127℃的溫度下不受影響。石墨烯納米帶具有高電導(dǎo)率、高熱導(dǎo)率、低噪聲的特點，是集成電路互連材料的一種選擇。

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4.2 晶體管

2005年，Geim研究組與Kim研究組發(fā)現(xiàn)，室溫下石墨烯具有10倍于商用硅片的高載流子遷移率，并且受溫度和摻雜效應(yīng)的影響很小，表現(xiàn)出室溫亞微米尺度的彈道傳輸特性（300 K下可達0.3 m），這是石墨烯作為納電子器件最突出的優(yōu)勢，使電子工程領(lǐng)域極具吸引力的室溫彈道場效應(yīng)管成為可能。較大的費米速度和低接觸電阻則有助于進一步減小器件開關(guān)時間，超高頻率的操作響應(yīng)特性是石墨烯基電子器件的另一顯著優(yōu)勢。在現(xiàn)代技術(shù)下，石墨烯納米線可以證明一般能夠取代硅作為半導(dǎo)體。

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4.3 透明電極

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。觸摸屏、液晶顯示、有機光伏電池、有機發(fā)光二極管等等，都需要良好的透明電導(dǎo)電極材料。特別是，石墨烯的機械強度、柔韌性以及透光性優(yōu)于常用材料氧化銦錫。通過化學(xué)氣相沉積法，可以制成大面積、連續(xù)的、透明、高電導(dǎo)率的少層石墨烯薄膜，主要用于光伏器件的陽極，并得到高達1.71%能量

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4.4 傳感器

石墨烯獨特的二維結(jié)構(gòu)使它在傳感器領(lǐng)域具有光明的應(yīng)用前景。巨大的表面積使它對周圍的環(huán)境非常敏感，即使是一個氣體分子吸附或釋放都可以檢測到。這檢測目前可以分為直接檢測和間接檢測。通過穿透式電子顯微鏡可以直接觀測到單原子的吸附和釋放過程。通過測量霍爾效應(yīng)的方法可以間接檢測單原子的吸附和釋放過程。當(dāng)一個氣體分子被吸附于石墨烯表面時，吸附位置會發(fā)生電阻的局域變化。當(dāng)然，這種效應(yīng)也會發(fā)生于別種物質(zhì)，但石墨烯具有高電導(dǎo)率和低噪聲的優(yōu)良品質(zhì)，能夠偵測這微小的電阻變化。

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4.5 導(dǎo)熱材料/熱界面材料

研究表明，室溫下石墨烯的熱導(dǎo)率（K）已超越塊體石墨（2000 W/(mK)）、碳納米管（3000~3500 W/(mK)）和鉆石等同素異形體的極限，達到5300 W/(mK)，遠超銀（429 W/(mK)）和銅（401 W/(mK)）等金屬材料。優(yōu)異的導(dǎo)熱和力學(xué)性能使石墨烯在熱管理領(lǐng)域極具發(fā)展?jié)摿Γ┗∧た勺鳛槿嵝悦嫦蛏狍w材料，滿足LED照明、計算機、衛(wèi)星電路、激光武器、手持終端。

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除過上述的應(yīng)用范圍之外，石墨烯還可以被用在超級電容器、鋰離子電池、太陽能電池、石墨烯生物器件、抗菌材料、石墨烯感光元件、海水淡化等領(lǐng)域，這也是為什么石墨烯被稱為“材料之王”的原因。

石墨烯導(dǎo)熱材料行業(yè)分析

5.1 行業(yè)分析

隨著石墨烯的誕生，各個國家逐漸都開始開展關(guān)于石墨烯的研究，但是該材料存在很多技術(shù)問題，例如成本高、價格昂貴、工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高等等問題。作為石墨資源大國和全球制造業(yè)大國，我國在石墨烯應(yīng)用方面具有巨大的市場空間，在國家及地方政府的支持下，近幾年我國石墨烯產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展，初步構(gòu)建起以石墨烯原材料、研發(fā)、制備、應(yīng)用為主體的產(chǎn)業(yè)鏈。

全球石墨烯主要代表性企業(yè)大部分集聚在亞太和歐美地區(qū)。其中，加拿大依靠豐富的資源，吸引了許多石墨礦公司。美國、英國等發(fā)達國家，由于經(jīng)濟發(fā)達，科研能力較強且產(chǎn)業(yè)鏈成熟，吸引了主流龍頭石墨烯產(chǎn)業(yè)公司以及石墨烯研究院進入。

目前，我國石墨烯行業(yè)屬于新材料行業(yè)，目前尚未有量產(chǎn)的替代品，因此替代品威脅較小，現(xiàn)有競爭者數(shù)較多，行業(yè)內(nèi)競爭激烈。同時，因行業(yè)存在較高的資金、技術(shù)門檻，潛在進入者威脅較小。近年來在國家及地方政府的支持下，我國石墨烯產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展，初步構(gòu)建起以石墨烯原材料、研發(fā)、制備、應(yīng)用為主體的產(chǎn)業(yè)鏈。東南沿海地區(qū)憑借其優(yōu)越的地理位置、便利的交通條件以及雄厚的經(jīng)濟實力涌現(xiàn)出一批具有規(guī)模效應(yīng)的石墨烯企業(yè)，其中廣東、江蘇、山東石墨烯產(chǎn)業(yè)區(qū)域帶尤為突出。

5.2 代表性企業(yè)

隨著電子產(chǎn)品的升級，電子工業(yè)設(shè)計向輕薄化、精巧化發(fā)展，導(dǎo)致電子產(chǎn)品功耗增強，這都對散熱技術(shù)提出了更高的要求。石墨烯具有目前最高的理論熱導(dǎo)率，改材料在導(dǎo)熱散熱領(lǐng)域方向有著極大的潛力。采用石墨烯作為導(dǎo)熱填料制備的熱界面材料，以及制備的石墨烯散熱膜都成為了熱管理材料領(lǐng)域核心材料。目前國內(nèi)外從事石墨烯導(dǎo)熱材料生產(chǎn)和開發(fā)的企業(yè)有中石科技、墨睿科技、寶泰隆、杭州高烯科技有限公司、富烯科技、蘇州天脈、碳元科技、深圳壘石、上海利物盛企業(yè)集團有限公司、泰興摯富新材料科技有限公司、江蘇斯迪克新材料科技股份有限公司、道明光學(xué)、深圳市深瑞墨烯科技有限公司、中科悅達（上海）材料科技有限公司、武漢漢烯科技有限公司、星途（常州）碳材料有限責(zé)任公司、佛山市晟鵬科技有限公司、深圳稀導(dǎo)技術(shù)有限公司、Panasonic、GrafTech、Bergquist、Laird等。（企業(yè)排名沒有先后順序）

（1）富烯科技

常州富烯科技股份有限公司成立于2014年12月，是一家專注于石墨烯散熱材料、金屬基復(fù)合散熱材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高新技術(shù)企業(yè)。公司產(chǎn)品涉及石墨烯膜、石墨烯導(dǎo)熱板、石墨烯導(dǎo)熱墊片、石墨烯微片、石墨烯導(dǎo)熱片等多種石墨烯產(chǎn)品，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于中高端智能手機、平板電腦等消費電子產(chǎn)品，以及筆記本電腦、智能可穿戴設(shè)備、ICT設(shè)備、航空航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域，并逐步向半導(dǎo)體封裝、新能源汽車等熱管理領(lǐng)域拓展。

（2）中石科技

公司可提供的產(chǎn)品主要有高導(dǎo)熱石墨產(chǎn)品（人工合成石墨、石墨烯高導(dǎo)熱膜、可折疊石墨等）、導(dǎo)熱界面材料、熱管、均熱板、熱模組、EMI屏蔽材料、粘接材料、密封材料等。

（3）墨睿科技

墨睿科技是一家專門從事石墨烯等低維納米材料應(yīng)用開發(fā)的高科技新材料公司，擁有一支由多名海外引進高層次人才帶領(lǐng)的石墨烯領(lǐng)域國際一流的科研團隊，掌握多種石墨烯制備技術(shù)及數(shù)十項國際國內(nèi)專利，在石墨烯領(lǐng)域擁有三項世界第一，亦是全球首家完成石墨烯原料生產(chǎn)到導(dǎo)熱膜制備的全鏈條生產(chǎn)的公司。

（4）寶泰隆

寶泰隆新材料股份有限公司是集清潔能源、煤基石油化工生產(chǎn)；石墨深加工、石墨烯及應(yīng)用、針狀焦及鋰電原材料等新材料開發(fā)；石墨和煤炭開采及洗選；發(fā)電及供熱民生服務(wù)于一體的大型股份制企業(yè)。

（5）杭州高烯科技有限公司

杭州高烯科技有限公司是國家級專精特新“小巨人”企業(yè)、國家高新技術(shù)企業(yè)，公司秉承首創(chuàng)（First）、極致（Best）、使命（Most）“3T”經(jīng)營理念，致力于單層氧化石墨烯及其宏觀組裝材料的研發(fā)、生產(chǎn)及技術(shù)服務(wù)。成功開發(fā)出石墨烯“1+3+3型”產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)和產(chǎn)品。

（6）蘇州天脈

蘇州天脈成立于2007年，主營業(yè)務(wù)為導(dǎo)熱散熱材料及元器件的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售,主要產(chǎn)品包括熱管、均溫板、導(dǎo)熱界面材料、人工石墨膜等，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于智能手機、筆記本電腦等消費電子以及安防監(jiān)控設(shè)備、汽車電子、通信設(shè)備等領(lǐng)域。

（7）碳元科技

碳元科技成立于2010年8月，已于2017年3月20日在上交所上市。碳元科技主要從事高導(dǎo)熱人工石墨膜、超薄熱管和超薄均熱板等散熱材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，主要應(yīng)用于智能手機、平板電腦、筆記本電腦等消費電子產(chǎn)品。

（8）深圳壘石

深圳壘石成立于2012年11月，主要從事電子產(chǎn)品散熱材料的研發(fā)生產(chǎn)和銷售，主要產(chǎn)品包括人工石墨散熱膜、熱管、均溫板等，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于智能手機、筆記本電腦、智能家居、智能手表等消費電子產(chǎn)品。

（9）上海利物盛企業(yè)集團有限公司

上海利物盛集團坐落于上海寶山高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，是以實業(yè)投資為主的民營企業(yè)。利物盛在以生產(chǎn)汽車零部件為支柱產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)上，本著“創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展”的理念，于2010年起重塑集團型企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，成立了以專家、博士、碩士等組成的石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)中心，創(chuàng)立了政府命名的上海石墨烯應(yīng)用科技孵化園。在院士專家工作站數(shù)位院士的指導(dǎo)下，轉(zhuǎn)型投入到石墨烯材料的研發(fā)及應(yīng)用領(lǐng)域的開發(fā)之中。

（10）泰興摯富新材料科技有限公司

泰興摯富新材料科技有限公司，2019年成立于泰興市，是“錦富技術(shù)”旗下控股子公司。公司是一家專注新型功能材料領(lǐng)域，擁有多項自主知識產(chǎn)權(quán)，致力于熱管理材料/電磁屏蔽材料/新能源材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售為一體的高新技術(shù)企業(yè)，產(chǎn)品廣泛使用于智能手機、平板電腦、新能源汽車和可穿戴設(shè)備等。

（11）江蘇斯迪克新材料科技股份有限公司

江蘇斯迪克新材料科技股份有限公司成立于2006 年，是國家火炬計劃重點高新技術(shù)企業(yè)、江蘇省制造業(yè)突出貢獻優(yōu)秀企業(yè)。公司的主要產(chǎn)品包括功能性薄膜材料、電子級膠粘材料、熱管理復(fù)合材料和薄膜包裝材料四大類，主要應(yīng)用于消費電子、新型顯示、新能源汽車、家用電器、陶瓷電容等重點領(lǐng)域，戰(zhàn)略布局面向全球，銷售網(wǎng)絡(luò)國際化。

（12）道明光學(xué)
道明光學(xué)股份有限公司成立于2007年11月，作為一家集產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、銷售于一體的材料企業(yè)，產(chǎn)品包括用于電子產(chǎn)品導(dǎo)熱散熱的石墨烯薄膜以及石墨膜。

（13）中科悅達（上海）材料科技有限公司

中科悅達（上海）材料科技有限公司由中科院上海微系統(tǒng)所、江蘇悅達集團和丁古巧博士團隊三方于2018年3月共同出資成立的高科技企業(yè)。全資子公司上海烯望新材料科技有限公司從事石墨烯材料和產(chǎn)品研發(fā)，控股子公司江蘇烯望新材料科技有限公司從事石墨烯散熱膜研發(fā)和生產(chǎn)，2021年底年產(chǎn)能擴產(chǎn)至150萬平方米。

（14）武漢漢烯科技有限公司

武漢漢烯科技有限公司成立于2019年10月，緊密依托武漢理工大學(xué)何大平教授技術(shù)團隊和湖北省射頻微波技術(shù)研究中心，研發(fā)具備高導(dǎo)熱和高導(dǎo)電的宏觀石墨烯膜。2021年11月獲千萬融資用于生產(chǎn)線擴產(chǎn)，產(chǎn)能將達到60萬平米/年。

（15）佛山市晟鵬科技有限公司

佛山市晟鵬科技有限公司成立于2021年3月，主要從事以二維氮化硼、石墨烯為代表的二維材料及其器件的研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用開發(fā)及市場推廣，是深圳市蓋姆石墨烯中心的重點產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化項目之一。

（16）深圳稀導(dǎo)技術(shù)有限公司

深圳稀導(dǎo)技術(shù)有限公司是國內(nèi)石墨烯散熱材料領(lǐng)先企業(yè)，是由深圳中訊源科技集團投資成立，擁有自主研發(fā)核心專利的六大系列產(chǎn)品：石墨烯散熱薄膜、石墨烯散熱基板、石墨烯改性塑料、石墨烯涂層、陳列式碳納米管、復(fù)合材料。

（17）Panasonic

松下成立于1918年，總部位于日本，世界500強企業(yè)，全球性電子產(chǎn)品廠商，人工合成石墨材料領(lǐng)導(dǎo)者，應(yīng)用領(lǐng)域包括移動通信、新能源、汽車和醫(yī)療等。

（18）GrafTech

Graftech創(chuàng)立于1886年，總部位于美國，世界知名的石墨電極生產(chǎn)商，在石墨材料領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位，主要產(chǎn)品為石墨電極等。
（19）Bergquist

貝格斯公司(thebergquistcompany)是一家生產(chǎn)導(dǎo)熱產(chǎn)品的美國公司，在開發(fā)和生產(chǎn)導(dǎo)熱材料方面居于世界地位。

（20）Laird

萊爾德集團始創(chuàng)于1898年英國，主要從事電磁屏蔽材料、導(dǎo)熱界面材料的設(shè)計和制造以及提供無線應(yīng)用和天線產(chǎn)品的制造商。

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石墨烯導(dǎo)熱膜企業(yè)概覽

綜述 \\ 石墨烯基導(dǎo)熱薄膜的研究進展

研究 \\ 魔角扭曲雙層石墨烯熱導(dǎo)率的研究

研究 \\ 具有優(yōu)異的柔性和熱管理性能的石墨烯薄膜

研究 \\ 50-600nm厚度的高遷移率、柔性大面積石墨烯薄膜

總結(jié)

石墨烯作為目前世界上已知材料中導(dǎo)熱性能最好的材料，代表著整個傳熱學(xué)科和傳熱領(lǐng)域的未來。目前，對石墨烯的研究仍然在如火如荼的進行當(dāng)中，人們通過對其結(jié)構(gòu)、性能、制備等方面進行深入的研究和探討，推動了石墨烯量產(chǎn)時代的到來，那時利用石墨烯的超高強度和韌性、超高的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能做出來的產(chǎn)品必然能夠帶來一次新的技術(shù)革命，使人類早一天過上美好而便捷的生活。隨著石墨烯制備水平的發(fā)展和石墨烯應(yīng)用技術(shù)水平的發(fā)展，石墨烯材料能夠應(yīng)用在更多的下游產(chǎn)品和領(lǐng)域中。石墨烯的研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展持續(xù)升溫，未來將會應(yīng)用于鋰離子電池、鋰硫電池、薄膜分離、超級電容器等制造中。

參考資料