科创中国

新材料产业,制造业

一、项目简介

石墨烯可以视为单层石墨结构，其独特的二维结构及其优良导电性使其在微

电子、半导体、电池以及防腐涂层中得到应用。目前石墨烯生产方法主要有机械

剥离法，化学气相沉积法，电辅助氧化法和氧化还原法。表 1 里列举了这几种方

法的优缺点。

本团队开发的石墨烯采用气氛-电弧法，可以实现石墨烯的快速制备。相比

于传统石墨烯制备方法，它具有如下优势：

1）生产效率极高。氧化法制备石墨烯耗时约 3-7 天电弧法可在几分钟到十

几分钟内完成，效率是普通方法的 400 多倍。

2）可实现自动化。电弧法制备石墨烯属于纯物理法，从填料，抽气，放电，

到收集，整个过程都可以用设置程序完成，实现自动化。

3）清洁，无污染。传统的化学氧化法要大量使用浓硫酸，磷酸，高锰酸钾，

硝酸盐等，制备过程中会造成空气污染和水污染，工人的操作环境差。而电弧法

在密闭的腔室中完成，而且不会产生污染物。

4）材料纯度高。物理电弧法不会引入杂质对石墨烯造成污染，而且电弧放

电是持续稳定的，因此，石墨烯的纯度高，均一性好。

电弧法制备的石墨烯形貌如图 1 所示，石墨烯为小尺寸片状形貌，透射电镜

（图 1 c，d）显示石墨烯为 1-7 层不等的碳原子层组成。

二、技术指标（性能参数）

三、市场前景及应用

       随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破，石墨烯的产业化应用步伐正

在加快，基于已有的研究成果，最先实现商业化应用的领域可能会是移动设备、

航空航天、新能源电池领域。不同形貌的石墨烯具有不同的应用范围。如大尺寸

石墨烯膜可以用作柔性显示器，变色玻璃。石墨烯还可以用来制作晶体管，这种

晶体管在接近单个原子的尺度上依然能稳定地工作。本项目生产的石墨烯为小尺

寸石墨烯粉体材料，可以在汽车，新能源电池，催化剂载体，石墨烯电缆，散热

片等方面有巨大的应用潜力。