一、石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展概述

石墨烯（Graphene）是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料。石墨烯是碳的多種形態(tài)中的基本結(jié)構(gòu)，碳的其他形態(tài)為石墨、金剛石、碳納米管、富勒烯。

圖1石墨的幾種形態(tài)

Source：LONGMAKER研究整理

2004年英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的安德烈·海姆教授和康斯坦丁·諾沃肖洛夫教授，在實(shí)驗(yàn)室成功從石墨片中剝離出了石墨烯，證明了石墨烯可以單獨(dú)存在，并在2010年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，從此石墨烯走入大眾的視野，在全球范圍里掀起了石墨烯制備和應(yīng)用的研究熱潮。

石墨烯堪稱超級(jí)的物理特性主要包括：

圖2 石墨烯的特性

Source：LONGMAKER研究整理

石墨烯的制備方法主要分為“自上而下”和“自下而上”兩類方法。“自上而下”法是通過剝離石墨材料來制備石墨烯層，如微機(jī)械剝離法、氧化石墨還原法、碳納米管軸向切割法、液相分離法；而“自下而上”法是通過碳原子的重新排列來合成石墨烯，如化學(xué)氣相沉積法（CVD）、外延生長(zhǎng)法、有機(jī)合成法等。

表1石墨烯主要制備方法的比較

Source：江蘇省科技創(chuàng)新協(xié)會(huì)科技政策研究中心

二、 全球石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1全球市場(chǎng)概況及預(yù)測(cè)

全球石墨烯市場(chǎng)可以分為兩大類：即氧化石墨烯（GO）、石墨烯納米片（GNP）和其他。其他類型的石墨烯包括碳化硅石墨烯、還原氧化石墨烯（rGO）等，每一種類型都有不同的特點(diǎn)和用途。其中，氧化石墨烯在全球市場(chǎng)中份額最高，緊接著是石墨烯納米片。

圖3 全球石墨烯市場(chǎng)規(guī)模按類型分

（其中內(nèi)環(huán)為2015年，外環(huán)為2020年）

Source：LONGMAKER研究整理

氧化石墨烯是石墨烯的一種氧化形式，以粉末形式存在。當(dāng)沉積在任意基板之后，氧化石墨烯可以轉(zhuǎn)換為導(dǎo)體，從而可以制作導(dǎo)電膜、傳感傳感器、柔性電子設(shè)備和觸屏等。低廉的成本和制作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)使得氧化石墨烯是一種更受矚目的石墨烯類型，氧化石墨烯的很多物理特性（例如拉伸強(qiáng)度、高彈性、良好的導(dǎo)電性等）使得其在很多領(lǐng)域都有很重要的應(yīng)用，如醫(yī)藥、生物傳感器、疾病檢測(cè)、高分子材料、電池中的電子材料和納米濾膜等。

和其他石墨烯類型相比，氧化石墨烯因?yàn)樯a(chǎn)價(jià)格低廉因而在全球石墨烯市場(chǎng)中成長(zhǎng)最快。隨著對(duì)環(huán)保、穩(wěn)定、無毒和柔性碳材料的需求的增長(zhǎng)，石墨烯制造商在研發(fā)領(lǐng)域的投入也增加，以期能夠生產(chǎn)出符合需求的石墨烯。

2014年和2015年，全球石墨烯市場(chǎng)規(guī)模估計(jì)分別為290萬美元、336萬美元。石墨烯正處于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化前夕，預(yù)計(jì)到2020年市場(chǎng)規(guī)模可以達(dá)到3.85億美元。石墨烯將在散熱材料，高性能計(jì)算系統(tǒng)（晶體管材料），透明顯示材料，超級(jí)電容器，鋰電，傳感器，結(jié)構(gòu)材料等領(lǐng)域取得實(shí)際突破。到2025年，石墨烯市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到21.03億美元。屆時(shí)，超級(jí)電容器、結(jié)構(gòu)材料、透明顯示材料、高性能計(jì)算材料將釋放更大的市場(chǎng)空間。

圖4 全球石墨烯市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)（百萬美元）

Source：LONGMAKER研究

2.2 全球石墨烯產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)區(qū)域發(fā)展概況

① 英國(guó)

英國(guó)是石墨烯的“誕生地”，但是相關(guān)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化卻落后于中國(guó)、韓國(guó)、日本和新加坡等亞洲一些國(guó)家。

為改變這種局面，近幾年，英國(guó)政府投入巨資加速石墨烯的研發(fā)。2011年，英國(guó)政府宣布投入5000萬英鎊（1英鎊約合1.52美元）支持石墨烯研究，包括建立總投資達(dá)6100萬英鎊的國(guó)家石墨烯研究院；2012年12月，英國(guó)政府增撥2150萬英鎊用以資助石墨烯材料應(yīng)用領(lǐng)域的研究；2013年英國(guó)政 府聯(lián)合歐洲研究與發(fā)展基金會(huì)共同出資6100萬英鎊在曼徹斯特大學(xué)成立國(guó)家石墨烯研究院，由兩位諾貝爾獎(jiǎng)得主領(lǐng)銜，該研究院預(yù)計(jì)于2015年初建成。 2014年，英國(guó)政府聯(lián)合馬斯達(dá)爾公司宣布繼續(xù)投資6000萬英鎊在曼徹斯特大學(xué)成立石墨烯工程創(chuàng)新中心，作為國(guó)家石墨烯研究院的補(bǔ)充，加速石墨烯的應(yīng)用 研究和開發(fā)，維持英國(guó)在石墨烯及其他二維材料方面的世界領(lǐng)先地位。英國(guó)財(cái)政大臣奧斯本稱，英國(guó)政府將“致力于確保讓英國(guó)的發(fā)現(xiàn)在英國(guó)做出名堂來”。