石墨烯將在其四大專(zhuān)利領(lǐng)域領(lǐng)內成為應用研發(fā)熱點(diǎn)
石墨烯，被公認為21 世紀的“未來(lái)材料”和“革命性材料”。是目前發(fā)現的硬度最高、韌性最強的納米材料，在電子學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、生物醫學(xué)、催化、儲能和傳感器等領(lǐng)域應用前景廣闊。
世界各國紛紛將石墨烯及其應用技術(shù)研發(fā)作為長(cháng)期戰略予以重點(diǎn)關(guān)注。其應用技術(shù)研究布局熱點(diǎn)包括：石墨烯用作鋰離子電池電極材料、太陽(yáng)能電池電極材料、薄膜晶體管制備、傳感器、半導體器件、透明顯示觸摸屏等。上�？萍及l(fā)展研究中心近日發(fā)布的報告稱(chēng)，從石墨烯專(zhuān)利領(lǐng)域分布來(lái)看，四大領(lǐng)域將成為其應用研發(fā)熱點(diǎn)。
一、傳感器領(lǐng)域
主要用于氣體、生物小分子、酶和DNA電化學(xué)傳感器的制作。新加坡南洋理工大學(xué)開(kāi)發(fā)出了敏感度是普通傳感器1000倍的石墨烯光傳感器；美國倫斯勒理工學(xué)院研制出性能遠超現有商用氣體傳感器的廉價(jià)石墨烯海綿傳感器。
二、儲能和新型顯示領(lǐng)域
石墨烯被認為是觸摸屏制造中最有潛力替代氧化銦錫的材料，三星、索尼、輝銳、3M、東麗、東芝等龍頭企業(yè)均在此領(lǐng)域作了重點(diǎn)研發(fā)布局。美國德州大學(xué)奧斯汀分校研究人員利用KOH對石墨烯進(jìn)行化學(xué)修飾重構形成多孔結構，得到的超級電容的儲能密度接近鉛酸電池。密歇根理工大學(xué)科學(xué)家研發(fā)出一種獨特蜂巢狀結構的三維石墨烯電極，光電轉換效率達到7.8%，且價(jià)格低廉，有望取代鉑在太陽(yáng)能電池中的應用。
三、半導體材料領(lǐng)域
石墨烯被認為是替代硅的理想材料，大量有實(shí)力的企業(yè)均開(kāi)展了石墨烯半導體器件的研發(fā)。美國哥倫比亞大學(xué)研發(fā)出石墨烯-硅光電混合芯片，在光互連和低功率光子集成電路領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。IBM的研究人員開(kāi)發(fā)出了石墨烯場(chǎng)效應晶體管，其截止頻率可達100GHz。
四、生物醫學(xué)領(lǐng)域
以石墨烯為基層的生物裝置或生物傳感器可以用于細菌分析、DNA 和蛋白質(zhì)檢測。如美國賓夕法尼亞大學(xué)開(kāi)發(fā)的石墨烯納米孔設備可以快速完成DNA測序。
隨著(zhù)石墨烯制備技術(shù)的逐步成熟和應用研發(fā)的逐步擴展，在各國政府和企業(yè)的大力推動(dòng)下，研發(fā)成果轉化與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速。截至目前，相當數量的研發(fā)項目已順利完成并進(jìn)入商業(yè)化準備期，石墨烯產(chǎn)業(yè)有望進(jìn)入井噴式發(fā)展期。
各國政府紛紛亮出“商業(yè)化時(shí)間表”。如，美國“俄亥俄州研究商業(yè)化資助項目(ORCGP)”開(kāi)展鋰離子電池納米石墨烯復合電極的產(chǎn)業(yè)化應用，依據商業(yè)化進(jìn)程設定項目研究計劃；日本東北大學(xué)石墨烯合成項目組制定了詳細的研究與產(chǎn)業(yè)化計劃，在技術(shù)研發(fā)的基礎上力爭到2014年開(kāi)發(fā)出樣品，并于2017年開(kāi)發(fā)出產(chǎn)品制造設備；韓國宣布未來(lái)6年將投入4230萬(wàn)美元，整合國內研究力量以協(xié)助企業(yè)的石墨烯應用技術(shù)商業(yè)化，并希望借此打造每年17萬(wàn)億韓元的市場(chǎng)。
