石墨烯（Graphene） ） ，是一種由 C 原子經(jīng) sp2 電子軌道雜化后形成的蜂巢狀的準(zhǔn)二維結(jié)構(gòu)，是 C 元素的另外一種同素異形體，包括富勒烯、金剛石等都屬于 C 的同素異形體。石墨烯是由碳原子按照六邊形進行排布，相互連接，形成一個碳分子，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，這個二維的碳分子平面不斷擴大，分子也不斷變大，形成單層石墨烯材料。單層石墨烯僅有一個原子的厚度，為0.335 納米，是目前已知的最薄的一種材料。國內(nèi)對于石墨烯材料的定義標(biāo)準(zhǔn)為：碳原子層在 1-10 層的石墨烯及相關(guān)衍生物統(tǒng)稱石墨烯材料，因為 10 層以上的材料幾乎喪失石墨烯的高性能，而更趨同于石墨，所以國內(nèi)將超過 10 層歸屬于石墨范疇。

　　隨著石墨烯制備水平的發(fā)展和石墨烯應(yīng)用技術(shù)水平的發(fā)展，石墨烯材料能夠應(yīng)用在更多的下游產(chǎn)品和領(lǐng)域中。預(yù)計至 2023 年，石墨烯將主要用于以下幾個領(lǐng)域： 超級電容器領(lǐng)域、 鋰離子電池、觸摸屏 、 增強型復(fù)合材料 、傳感器 以及 高性能計算機等領(lǐng)域，市場空間廣闊。根據(jù) BCC Research 最新報告預(yù)測，全球石墨烯市場在 2018 年將超過 1.95 億美元，到 2023 年將迅速超過 13 億美元。

石墨烯層狀示意圖及相關(guān)獲獎人

石墨烯的特性

常見導(dǎo)體導(dǎo)電率對比 ( (S / M)

常見半導(dǎo)體載流子遷移率對比

常見散熱材料導(dǎo)熱系數(shù)( (W/m•K) )

　　自 2004 年安德烈•K•海姆(Andre Geim)教授和科斯佳•諾沃謝洛夫(KostyaNovoselov)研究員首次制備出石墨烯以來，石墨烯受到了全世界科學(xué)家的廣泛關(guān)注。截止目前，關(guān)于石墨烯的發(fā)表在 Science 和 Nature 的相關(guān)論文就超過了 200篇。而在我國，通過知網(wǎng)以“石墨烯”為主題并標(biāo)題內(nèi)含“石墨烯”進行檢索，2008 年至今的詞條就高達 3985 條。2014 年全球石墨烯相關(guān)專利的申請數(shù)量就高達 5047 件，2015 年 1-4 月為450 件，表明石墨烯的相關(guān)技術(shù)研究進入快速發(fā)展軌道。

2008年起,我國石墨烯相關(guān)論文發(fā)表（篇）

全球范圍內(nèi)石墨烯相關(guān)專利申請（件，2015年截4月）

　　電極材料是制作超級電容器的關(guān)鍵技術(shù)，其制作難度較高。超級電容器可以分為電極、電解質(zhì)、集流體和隔離物四大部分，其中電極是超級電容的關(guān)鍵部件，電極成本占到整個電容器材料成本的 40-50%，是技術(shù)難度最高的環(huán)節(jié)，因此電極材料制造能力是超級電容的核心能力。目前 全球電容器市場保持 著 快速的發(fā)展勢頭，據(jù)統(tǒng)計，2014 年全球到 超級電容器市場規(guī)模達到 143 億美元，預(yù)計未來五年的年復(fù)合增長率有望達到21.3% 。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)預(yù)測，2013 中國超級電容器市場規(guī)模預(yù)計約為 19.2 億元人民幣，2016 年則將增至 33 億元人民幣，年均增長率在 20%左右。

中國超級電容器市場規(guī)模統(tǒng)計預(yù)測

　　根據(jù) IEK 的預(yù)測， 2008-2015 年全球的負極材料的需求量保持了年均 20%以上的增長率。據(jù)統(tǒng)計，2015 年，全球鋰電池負極材料產(chǎn)量達 11.27 萬噸，產(chǎn)地主要在中國和日本。預(yù)計未來 5 年，隨著新能源汽車銷量的逐年攀升，預(yù)計全球鋰電池負極材料銷量仍將保持 25%以上的增長速度。目前， 全球鋰電池負極材料仍然以天然石墨和人造石墨為主， 2015 年占比達 83%左右。但是隨著動力電池的需求提升，新型材料如中間相炭微球（MCMB） 、鈦酸鋰（LTO） 、硅碳（Si/C） 、硬碳/軟碳等負極材料產(chǎn)量也在快速增長。2015 年， 中國負極材料產(chǎn)量達 7.28 萬噸， 同比增長 41.09%，預(yù)計未來 5 年復(fù)合增長率仍將達到 30%以上。

我國負極材料產(chǎn)量統(tǒng)計及預(yù)測

　　2011 年電動汽車對鋰離子電池的需求量為 176.7 萬 kWh，占整個鋰電池市場總需求的比重僅為 6.6%；2015 年需求量快速增長到 1503.09 萬 kWh，5 年增長了8 倍多，而市場份額也快速增長到 19%左右，成為僅次于手機的鋰離子電池第二大細分市場。我們預(yù)計到 2016 年就將以 2071 萬 kWh 的需求量和 22%的市場份額超越智能手機而成為鋰離子電池最大的細分市場；到 2020 年將以 31.4%的市場份額超越整個消費類電子產(chǎn)品市場，屆時需求總量將超過 6200 萬 kWh。

　　根據(jù) IIT 的統(tǒng)計預(yù)測， 預(yù)計到 2022 年全球鋰電池總需求量和市場規(guī)模將分別達到 125.4Gwh 和 422 億美元，未來年復(fù)合年增長率預(yù)計分別為 14.9%和 12.9%，將繼續(xù)維持在較高水平。而鋰離子電池需求量的增長，無疑將會促進鋰離子電池負極材料需求的增加。

　　在國家戰(zhàn)略指引下，我國石墨烯研發(fā)和專利持有已在全球占據(jù)一席之地。國家自然科學(xué)基金委員會已經(jīng)陸續(xù)撥款超過 3 億元資助石墨烯相關(guān)項目；國家引導(dǎo)石墨烯產(chǎn)業(yè)成立了中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟， 聯(lián)盟成員已達 53 家， 6 位聯(lián)盟常務(wù)理事單位分別對石墨烯技術(shù)路線、標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)略、專利布局、國際合作和產(chǎn)業(yè)促進進行支持和合理引導(dǎo)。

我國政府全力發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)園

　　根據(jù) 2013 年數(shù)據(jù)，已探明的全球天然石墨儲量約 1.31億噸礦物量，儲量居前四位的國家分別為巴西、中國、印度和墨西哥，合計占全球總儲量的 97.77%，其中，中國儲量約為 5500 萬噸，占全球儲量的 41.98%。因此，我國在石墨烯產(chǎn)業(yè)上具有天然的優(yōu)勢。

石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域預(yù)測

　　根據(jù) BCC Research 最新報告預(yù)測，全球石墨烯市場在 2018 年將超過 1.95 億美元，到 2023 年將迅速超過 13 億美元。

全球石墨烯市場規(guī)模預(yù)測（單位：百萬美元）