摘要：答案是，石墨烯现在正在庆祝被发现 20 周年，尽管它仍处于进入实际应用的早期阶段，但它显示出可观的市场增长率。您是否想了解更多信息？让我们从头开始。
石墨烯 - 炒作之后发生了什么？
答案是，石墨烯现在正在庆祝被发现 20 周年，尽管它仍处于进入实际应用的早期阶段，但它显示出可观的市场增长率。您是否想了解更多信息？让我们从头开始。
最初的炒作
石墨烯具有卓越的性能，强度高、重量轻，是热和电的优良导体。2004 年被发现后，Andre Geim 和 Konstantin Novoselov 因其对二维材料石墨烯的开创性实验而获得 2010 年诺贝尔物理学奖。
石墨烯被发现后，由于其看似无限的潜在应用而引发了巨大的兴奋，从超快的电子设备和超强的材料到革命性的医疗设备和先进的储能解决方案。这种热情是有根据的，因为石墨烯的独特特性确实为突破性的创新铺平了道路。
商业化的挑战
尽管石墨烯具有前景广阔的特性，但将石墨烯从实验室过渡到市场一直具有挑战性。一个主要障碍是在商业规模上生产高质量石墨烯的难度和费用。尽管可以相对容易地生产少量产品，但在不影响其性能的情况下扩大生产规模仍然是一个障碍。
尽管如此，石墨烯市场最近经历了显着增长，根据 2024 年石墨烯全球市场报告，从 2023 年的 10.8 亿美元扩大到 2024 年的 13.2 亿美元，复合年增长率 （CAGR） 为 22.1%。预计这一趋势将持续下去，预计到 2028 年市场将达到 29.8 亿美元，复合年增长率为 22.5%。
石墨烯市场最近经历了显着增长。
石墨烯价格随时间推移而降低
片状石墨烯，也称为石墨烯纳米片，在过去十年中价格大幅下降。最初，生产高质量的片状石墨烯成本非常高，价格达到每克数千美元。如此高的成本是由于商业规模生产它所需的复杂且劳动密集型方法。
然而，液相去角质和电化学去角质等生产技术的进步大大降低了这些成本。这些方法允许以更低的成本生产更多的石墨烯薄片。因此，片状石墨烯的价格大幅下降，价格在每克 1000 美元到每克不到 100 美元之间。随着生产技术的改进和规模扩大，人们通常预计 TP 会下降，努力达到每克 10 美元，使其更容易用于各种应用。与此同时，用户可以放心地看到，石墨烯有许多品质，而最昂贵的一种是磨粉，并不是在所有应用中都是最佳的。此外，在大多数应用中，少量石墨烯大有帮助。编译 陈讲运
CVD 和外延石墨烯的价格已经下降。例如，领先的石墨烯生产商 Graphenea 一直在降价，据报道，2024 年初 CVD 薄膜价格下降了 15%。总体而言，虽然这两种类型的石墨烯都变得更加实惠，但实现具有成本效益的大规模生产仍然是一项正在进行的工作。
石墨烯最有前途的领域之一是储能。
标准化是沟通和建立信任的工具
商业化过程中的另一个挑战是最初对描述石墨烯和相关 2D 材料的词汇缺乏共识。为了理解这种混淆，我们需要看看石墨烯的定义方式、以蜂窝状结构排列的单层碳原子与市售石墨烯的定义之间的差异。这可能接近使用 CVD 和外延石墨烯制成的石墨烯片材，后者也可以获得。然而，石墨烯薄片的工业制造方式，例如石墨的剥离，在薄片大小、层数和缺陷方面提供了不均匀的薄片。因此，您可以看到描述商业样本已经需要许多变量。此外，石墨烯的一个常见“亲戚”是氧化石墨烯 （GO） 和还原版 rGO。更糟糕的是，“假”石墨烯的销售主要由石墨或微石墨组成。因此，缺乏监管和标准化会在买卖双方之间造成信任问题，从而阻碍工业的发展和进步。
幸运的是，现在全球已经就石墨烯相关 2D 材料的词汇 （ISO/TS 80004-13：2024） 达成了共识，并且正在制定几个用于分析石墨烯不同特性的标准和用于描述商业样品的石墨烯相关 2D 材料的分类框架 （ISO/CD TS 9651）。
炒作与失望曲线
石墨烯的旅程可以映射到 Gartner技术成熟度曲线上，这是新技术成熟度、采用和社会应用的图形表示。最初，石墨烯经历了“膨胀期望的高峰”，媒体和公众的兴趣激增。随着商业化的挑战变得明显，紧随其后的是“幻灭低谷”。目前，石墨烯正在攀登“启蒙之坡”，正在实现更实用和可扩展的应用。它正逐渐走向“生产力高原”，其优势正得到更广泛的认可和采用。
在建筑材料等大批量应用中，石墨烯的使用预计将增长。
实际应用
尽管最初面临挑战，但石墨烯远非仅仅是一种炒作。
石墨烯市场的预期增长是由环境问题、行业合作、市场扩张努力、供应链优化和不断增长的需求推动的。根据 2024 年石墨烯全球市场报告，预计主要趋势将包括在电子和半导体中的采用增加、在储能应用中的更多使用、进入医疗保健和生物医学领域、石墨烯增强复合材料在航空航天和汽车行业的兴起，以及可持续、环保的石墨烯基产品的开发。
除了运动器材等早期采用者外，石墨烯超级电容器和石墨烯增强润滑剂也已经上市。石墨烯增强复合材料已经被用于制造更轻、更坚固的汽车零件，甚至航空航天部件的材料。在建筑材料等大批量应用中，石墨烯的使用预计将增加，例如，一系列适用于土木建筑的低碳、石墨烯注入、可 3D 打印砂浆正在开发中。
石墨烯最有前途的领域之一是储能。与传统技术相比，基于石墨烯的电池和超级电容器正在开发中，以提供更高的能量密度和更快的充电时间。
在电子领域，石墨烯正在被探索用于柔性显示器、高速晶体管和高级传感器。
石墨烯和 GO 可用于海水淡化、气体分离和工业水处理的膜。现在有一种可扩展的制造工艺，可以卷出石墨烯条带用于超薄膜。在生命科学领域，基于石墨烯的生物传感器用于医疗诊断和环境监测，基于氧化石墨烯的药物输送系统用于提高治疗效果，一些产品处于临床试验阶段，基于石墨烯的抗菌涂层用于医疗设备和植入物以防止感染。
超越石墨烯：其他 2D 材料的兴起
围绕石墨烯的研发工作也为一类全新的材料打开了大门，称为 2D 材料。这些材料包括二硫化钼 （MoS₂）、六方氮化硼 （h-BN） 和磷烯，具有石墨烯的一些卓越特性，但也具有自己的独特特性。例如，MoS₂ 因其在柔性电子和光电子领域的潜力而受到探索，而 h-BN 则以其出色的绝缘性能而闻名。一大类二维 （2D） 无机化合物是 MXenes（发音为“max-eens”）。它们由原子薄层的过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物组成，具有固有的良好导电性和出色的体积电容。
RISE 在推进 2D 材料中的作用
应用研究对于突破石墨烯和其他 2D 材料所能实现的界限至关重要，为新的和创新应用铺平了道路。瑞典在瑞典拥有强大的地位，因为战略创新计划 SIO Grafen 建立了强大的合作伙伴网络，由来自学术界、研究所和公司（包括初创企业和中小企业）组成。
瑞典研究所 （RISE） 积极使用石墨烯和其他 2D 材料的研究和开发。RISE 的研究领域包括：
功能涂料 /
轻质材料和复合材料，
膜
电子学
传感器
能源，包括氢气和电池，
电子学
催化剂
药。
在 RISE，我们可以通过提供从应用研究到产品开发的全方位支持来帮助您开发基于石墨烯的应用：
RISE 在石墨烯和其他 2D 材料中提供石墨烯和其他 2D 材料
的机会，这将帮助您踏上创新之旅。
RISE 积极与工业界一起开发石墨烯应用。
结论
欧盟认为先进材料（包括石墨烯等材料）对于实现绿色和数字化转型至关重要，并强调它们在推动各个领域的创新和可持续发展方面的作用。它们被视为对欧洲的竞争力和战略自主性至关重要。
尽管石墨烯还没有像最初设想的那样彻底改变世界，但它正在各个行业稳步留下自己的印记。从炒作到实际应用的道路往往漫长而复杂，但迄今为止取得的进展表明，石墨烯的潜力远未耗尽。随着不断的研发，在 RISE 等机构的帮助下，石墨烯和其他 2D 材料的未来看起来很有希望。
至于石墨烯的未来，我相信它前景广阔。随着生产和应用的不断进步，它有可能达到早期的期望。
来源：陈讲运清洁能源
