石墨烯水系導(dǎo)電涂料

趙秀婷、 李佳根、王敏、宗憲波、青劍志、張超

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了石墨烯水系導(dǎo)電涂料的術(shù)語(yǔ)和定義、產(chǎn)品標(biāo)識(shí)、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則和標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存的要求。本標(biāo)準(zhǔn)適用于石墨烯水系導(dǎo)電涂料，其他類(lèi)型的水系導(dǎo)電涂料可參照使用。

中關(guān)村石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、新材料與產(chǎn)業(yè)技術(shù)北京研究院、北京烯諾科技有限公司、北京綠能嘉業(yè)新能源有限公司、北京碳陽(yáng)科技有限公司

石墨烯因其獨(dú)特的電學(xué)性能、力學(xué)性能、熱性能、光學(xué)性能和高比表面積，近年來(lái)受到化學(xué)、物理、材料、能源、環(huán)境等領(lǐng)域的極大重視，應(yīng)用前景廣闊，被公認(rèn)為21世紀(jì)的“未來(lái)材料”和“革命性材料”。具體在五個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域：一是儲(chǔ)能領(lǐng)域。石墨烯可用于制造超級(jí)電容器、超級(jí)鋰電池等。二是光電器件領(lǐng)域。石墨烯可用于制造太陽(yáng)能電池、晶體管、電腦芯片、觸摸屏、電子紙等。三是材料領(lǐng)域。石墨烯可作為新的添加劑，用于制造新型涂料以及制作防靜電材料。四是生物醫(yī)藥領(lǐng)域。石墨烯良好的阻隔性能和生物相容性，可用于藥物載體、生物診斷、熒光成像、生物監(jiān)測(cè)等。五是散熱領(lǐng)域。石墨烯散熱薄膜可廣泛應(yīng)用于超薄大功耗電子產(chǎn)品，比如當(dāng)前全球熱銷(xiāo)的智能手機(jī)、IPAD?電腦、半導(dǎo)體照明和液晶電視等。?

中國(guó)科學(xué)院預(yù)計(jì)，到2024年前后，石墨烯器件有望替代互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）器件，在納米電子器件、光電化學(xué)電池、超輕型飛機(jī)材料等研究領(lǐng)域得到應(yīng)用。全球范圍內(nèi)僅電子行業(yè)每年需消耗大約2500噸半導(dǎo)體晶硅，純石墨烯的市場(chǎng)價(jià)格約為人民幣1000元/g?，其若能替代晶硅市場(chǎng)份額的10%，就可以獲得5000億元以上的經(jīng)濟(jì)利益；全球每年對(duì)負(fù)極材料的需求量在2.5萬(wàn)噸以上，并保持了20%以上的增長(zhǎng)，石墨烯若能作為負(fù)極材料獲得鋰離子電池市場(chǎng)份額的10%，就可以獲得2500噸的市場(chǎng)規(guī)模?？梢?jiàn)，石墨烯具有廣闊的應(yīng)用空間和巨大的經(jīng)濟(jì)效益 。2100433B

2010年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)將石墨烯帶入了人們的視線。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·諾沃肖洛夫教授通過(guò)一種很簡(jiǎn)單的方法從石墨薄片中剝離出了石墨烯，為此他們二人也榮獲2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

石墨烯是一種二維晶體，由碳原子按照六邊形進(jìn)行排布，相互連接，形成一個(gè)碳分子，其結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定;隨著所連接的碳原子數(shù)量不斷增多，這個(gè)二維的碳分子平面不斷擴(kuò)大，分子也不斷變大。單層石墨烯只有一個(gè)碳原子的厚度，即0.335納米，相當(dāng)于一根頭發(fā)的20萬(wàn)分之一的厚度，1毫米厚的石墨中將將近有150萬(wàn)層左右的石墨烯。石墨烯是已知的最薄的一種材料，并且具有極高的比表面積、超強(qiáng)的導(dǎo)電性和強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。

堪稱(chēng)超級(jí)的物理特性

石墨烯是已知的最薄的一種材料，單層的石墨烯只有一個(gè)碳原子的厚度，這種厚度的石墨烯擁有了許多石墨所不具備的特性。

導(dǎo)電性極強(qiáng)：石墨烯中的電子沒(méi)有質(zhì)量，電子的運(yùn)動(dòng)速度超過(guò)了在其他金屬單體或是半導(dǎo)體中的運(yùn)動(dòng)速度，能夠達(dá)到光速的1/300，正因如此，石墨烯擁有超強(qiáng)的導(dǎo)電性。

超高強(qiáng)度：石墨是礦物質(zhì)中最軟的，其莫氏硬度只有1-2級(jí)，但被分離成一個(gè)碳原子厚度的石墨烯后，性能則發(fā)生突變，其硬度將比莫氏硬度10級(jí)的金剛石還高，卻又擁有很好的韌性，且可以彎曲。（注釋?zhuān)何锢沓ＷR(shí)，硬度越高，材料越脆。例如玻璃，剛玉和鉆石，非常容易打碎。原文此處有誤，請(qǐng)留意。）

超大比表面積：由于石墨烯的厚度只有一個(gè)碳原子厚，即0.335納米，所以石墨烯擁有超大的比表面積，理想的單層石墨烯的比表面積能夠達(dá)到2630m2/g，而普通的活性炭的比表面積為1500m2/g，超大的比表面積使得石墨烯成為潛力巨大的儲(chǔ)能材料。

主要的制備方法有微機(jī)械剝離法、外延生長(zhǎng)法、氧化石墨還原法和氣相沉積法;其中氧化石墨還原法優(yōu)于制備成本相對(duì)較低，是主要制備方法。

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(jī)光伏電池、有機(jī)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(jī)械強(qiáng)度和柔韌性都比常用材料氧化銦錫優(yōu)良;氧化銦錫脆度較高，比較容易損毀。在溶液內(nèi)的石墨烯薄膜可以沉積于大面積區(qū)域。通過(guò)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(yáng)極，并得到高達(dá)1.71%能量轉(zhuǎn)換效率;與用氧化銦錫材料制成的元件相比，大約為其能量轉(zhuǎn)換效率的55.2%。作為新興產(chǎn)業(yè)。石墨烯未來(lái)前途一片光明。

石墨烯特殊的結(jié)構(gòu)形態(tài)，使其具備世界上最硬、最薄的特征，同時(shí)也具有很強(qiáng)的韌性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。這些及其特殊的特性使其擁有無(wú)比巨大的發(fā)展空間，未來(lái)可以應(yīng)用于電子、航天、光學(xué)、儲(chǔ)能、生物醫(yī)藥、日常生活等大量領(lǐng)域。2100433B

石墨烯概念股是指石墨烯行業(yè)以及相關(guān)行業(yè)類(lèi)個(gè)股。