石墨烯简介
有这样一种材料，它的机械强度是世界上最好钢的100倍，有着最快的电子迁移率，1秒内就可以传完两张蓝光DVD的容量……这就是石墨烯。

石墨烯是从石墨中剥离出的单层碳原子面材料，由碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构，也可称为“单层石墨”（碳原子以sp2混成轨域呈蜂巢晶格排列构成的单层二维晶体，由碳原子和其共价键所形成的原子尺寸网，为平面多环芳香烃原子晶体），它是人类已知的厚度最薄、质地最坚硬、导电性最好的材料。

一、石墨烯发展简史
20世纪初，科学家开始接触到石墨烯。

2004年,英国曼彻斯特大学的物理学教授安德烈〃杰姆（AndreGeim）和他的学生克斯特亚〃诺沃消洛夫（Ko-styaNovoselov）用简单易行的胶带分离法制备出了石墨烯。

他们从石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，把石墨片一分为二，不断重复这样的操作，于是薄片越来越薄，最后得到了仅由一层碳原子构成的薄片，即石墨烯。

2010年,他们二人凭借着在石墨烯方面的创新研究获得了诺贝尔物理学奖。

获奖后，一些媒体渲染性地报道：“物理学家用透明胶和铅笔赢得诺贝尔奖。

”
二、特性
石墨烯具有优异的力学、光学和电学性质：结构非常稳定，迄今为止研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况，碳原子之间的连接非
常柔韧，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，如果用石墨烯制成包装袋，它将能承受大约两吨重的物品；几乎完全透明，却极为致密、不透水、不透气，即使原子尺寸最小的氦气也无法穿透；导电性能好，石墨烯中电子的运动速度达到了光速的1/300，导电性超过了任何传统的导电材料；化学性质类似石墨表面，可以吸附和脱附各种原子和分子，还有抵御强酸强碱的能力。

三、制备方法
石墨烯的制备方法主要有机械法和化学法两种。

机械法包括微机械分离法、取向附生法和加热碳化硅法，化学法包括化学还原法与化学解理法、化学气相沉积法等。

2008年，常州二维碳素科技有限公司于庆凯博士首次提出以铜箔为基质的化学气相沉积法合成石墨烯，这已成为目前石墨烯合成的主要方法。

2010年，韩国科学家用此项技术较便宜地制备出了30英寸的石墨烯，并研制出以石墨烯为电极的触摸屏样品。

四、应用方向
石墨烯在物理学、化学、信息、能源以及器件制造等领域,都具有巨大的研究价值和应用前景。

可用于制造超轻防弹衣、超薄超轻型飞机材料、“太空电梯”缆线、抗菌材料、超微型晶体管、代替硅用于电子产品、生产未来的超级计算机等等。

也许有一天，你会在电视上看到这样的广告。

“××电脑采用1.5T 石墨烯处理器……”；也许有一天，你把掌上电脑三折两叠塞进牛仔裤后兜，这比各种Pad都拉风；也许有一天，应用了石墨烯的光调制器，可使网络速度快一万倍；也许有一天，石墨烯实现了直接快速低成本
的基因测序，几个小时就能测定完你自己的基因序列或者很快就能从基因上鉴定某种疾病；用石墨烯开发了超轻型飞机、防弹衣、轻型汽车，甚至是人类梦想的上万英里的太空电梯。

五、国内外应用研究进展
（一）国外研究进展
2008年，英国科学家宣布他们用石墨烯制造出一种只有1个原子厚、10个原子宽的超微型晶体管。

2009年，日本富士通研究所宣布，他们用石墨烯制作出了几千个晶体管。

2011年，IBM向媒体展示了其最快的石墨烯晶体管，美国研究人员开发出一种新型储能设备，可以将充电时间从过去的数小时之久缩短到不到一分钟。

2012年1月，英国曼彻斯特大学教授安德烈〃海姆最近利用氧化石墨烯制作出了一种新型隔气透水材料。

这种材料的神奇之处在于，绝大多数液体和气体都无法通过它，但水蒸气可以畅通无阻。

目前，国外石墨烯的研究开始转入如何降低成本并大规模制备阶段。

（二）国内研究进展
我国的石墨烯行业发展是有自己特点的，与欧美重点研究石墨烯的导电、导热、制备方法等不同，我国对于石墨烯的研究大多集中在复合材料、材料制备等领域。

国内的相关企业及研究机构，大部分在科研及中试阶段，尚未形成规模生产的能力，距离真正的产业化还有一定的距离。

中国科学院长春应用化学研究所在石墨烯研究方面获得系列进展，他们针对石墨烯的制备、化学修饰、性能研究等开展了系列研究工作，
取得系列创新性的研究进展，还研制开发出多种高强度、高韧性树脂材料等；中国科学院上海分院在石墨烯抗菌性、透明电极、生物传感等方面探索获得的关研究结果，引起国内外同行的广泛关注。

（三）常州市研究进展
1、成立国内首家石墨烯研究院并建设石墨烯科技产业园
2011年10月18日，常州市成立江南石墨烯研究院并举行石墨烯科技产业园奠基仪式。

常州市石墨烯科技产业园总占地面积300亩，建筑面积35万平方米，一期投资10亿元，总体布局为“一核三区”：江南石墨烯研究院、孵化区、加速区、产业区。

已入驻企业有常州二维碳素科技有限责任公司、常州第六元素新能源材料股份有限公司、常州碳元科技发展有限公司。

江南石墨烯研究院是由常州市、武进区政府共同出资，于2011年9月批准组建的公益性科研型事业单位，旨在搭建石墨烯材料及应用的科技创新平台、技术转移平台、企业孵化平台、创业投资平台和国际交流合作平台，为国内外本领域科技人才和团队开展研发测试、转化科研成果、孵化科技项目、创办科技企业提供服务。

这为常州在石墨烯这一战略性新兴产业的竞争中赢得发展先机，为常州的转型升级增添了动力。

2、举办2011'中国常州石墨烯产业发展高层论坛
2011年，中国常州石墨烯产业发展高层论坛在武进举行。

是国内首个石墨烯专业论坛，邀请了中国科学院院士、清华大学教授薛其坤，中国科学院院士、中科院沈阳分院院长包信和，中科院7家分院，北京大学、清华大学、休斯顿等国内外20所知名高校，15家知名企业，常州大学材料系研究生120多人。

3、全球首款手机用石墨烯电容触摸屏在常州研制成功
2012年1月8日，江南石墨烯研究院对外发布，全球首款手机用石墨烯电容触摸屏在常州研制成功。

该成果为国内首创，国外尚处于研发和概念机阶段。

科技部高新司发来贺信：研发团队在短短两个半月内研发成功石墨烯手机电容触摸屏，打通了石墨烯薄膜在手机上应用的技术路径。

希望常州着力构筑石墨烯领域研发创新的洼地、产业发展的高地，将常州打造成"碳谷"，引领全江苏省乃至全国石墨烯产业的发展。

石墨烯要比现有触摸屏手机中使用的氧化铟锡成本降低30%左右，并且原材料获取方便、制备工艺简单、低碳环保等。

更为重要的是它具有优异的柔韧性，使其成为柔性显示屏、柔性触摸屏的不二之选。

柔性器件将会是未来便携式电子产品的主流，将是电子产业界竞争的焦点。

这一成果突破了石墨烯产品从实验室走向市场的瓶颈，预计2012年可为手机生产商提供10万片石墨烯薄膜材料。

标志着石墨烯材料将进入产业化的新阶段，未来的几年将会产生重大的社会及经济效益，会为我市石墨烯产业发展带来新机遇。

六、存在问题
既然发现了这种神奇的新型材料，能否将它的神奇特性为人类所用呢？要真正大规模应用还有很多的困难，需要走过相当长的科研之路。

首先，目前石墨烯的面积还不能做得很大，一旦做大，很容易使得表面坑坑洼洼，很难达到严格的二维结构。

另外，各种制备方法都可能使原本应该是标准六边形的石墨烯丢失碳原子，形成有缺陷的石墨烯。

如果用于复合材料，还要研究可溶或可加工石墨烯合成及石墨烯表面性质的调控。

对于目前已经研发的一分钟充电技术只是一个技术上的突破，距
离产业化还有相当的距离。

从中短期来看，除了美好的想象空间外，没有实质性的影响。

因此，如果大规模应用石墨烯，必定要先解决这两个难题:如何将石墨烯面积做大；如何将石墨烯制作得形状完美、毫无杂质。