TDK集团发布了新版爱普科斯(EPCOS)铝电解电容器规格书，内容包含螺钉型、焊片型、轴向型及引线型等多种类型电容器。除了久经验证的产品外，数据手册中还罗列了许多创新产品，包括结构极其紧凑的B43742*和B43762螺钉型系列电容器。而B43743*和B43763*系列产品经过优化设计，实现了较大的电流能力，广泛适用于电压范围为350-450VDC的应用中。在105℃的温度下，其使用寿命至少可达6000小时。   公司还推出诸多新的焊片型系列电容器，这些新产品结构更加紧凑，电流能力显著提升。新的汽车级电容器也是新发布产品中的一大亮点，这些产品能有轴向型式和星型两种类型可选，抗振动性较高能达60g。   此外，全新的数据手册中还详述了各产品的技术规格信息，为研发工程师提供了广泛且较新的参考案例，使得铝电解电容器选型更高效。

电容是电子设备中很多运用的电子元件之一，广泛应用于隔直，耦合， 旁路，滤波，调谐回路， 能量转化，控制电路等方面。用C表明电容，电容单位有法拉（F）、微法拉（uF)、皮法拉（pF),　　一、电容器的类型命名办法;国产电容器的类型一般由四部分组成（不适用于压敏、可变、真空电容器）。顺次别离代表称号、材料、分类和序号。　　榜首部分：称号，用字母表明，电容器用C。　　第二部分：材料，用字母表明。　　第三部分：分类，一般用数字表明，单个用字母表明。　　第四部分：序号，用数字表明。用字母表明产品的材料：A-钽电解、B-聚乙烯等非极性薄膜、C-高频陶瓷、D-铝电解、E-其它材料电解、G-合金电解、H-复合介质、I-玻璃釉、J-金属化纸、L-涤纶等极性有机薄膜、N-铌电解、O-玻璃膜、Q-漆膜、T-低频陶瓷、V-云母纸、Y-云母、Z-纸介 　　二、电容器的分类　　1、依照结构分三大类：固定电容器、可变电容器和微调电容器。　　2、按电 解质 分类有：有机介质电容器、无机介质电容器、电解电容器和空气介;质电容器等。　　3、按用处分有：高频旁路、低频旁路、滤波、调谐、高频耦合、低频耦合、小型;电容器。　　4、频旁路：陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、涤纶电容器、玻璃釉电容器。　　5、低频旁路：纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器。　　6、滤波：铝电解电容器、纸介电容器、复合纸介电容器、液体钽电容器。　　7、调谐：陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、聚乙烯电容器。 　　8、高频耦合：陶瓷电容器、云母电容器、聚乙烯电容器。　　9、低耦合：纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器、固体钽电容器。　　10、小型电容：金属化纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、聚乙烯电 容器、固体钽电容器、玻璃釉电容器、金属化涤纶电容器、聚电容器、云母电容器。.

1-1.电容器的根本原理　　电容器的根本原理能够用图1-1来描绘 　　当在两个正对的金属电极上施加电压时，电荷将据电压的巨细被储存起来Q=CV　　图. 1-1 　　Q:电量( C ) 　　V:电压(V ) 　　C:电容量(F 　　C:电容器的电容量，能够由电极面积S [m2]，介质厚度t [m]以及相对介电常数ε来表明 　　C[F]= ε0·ε·S/t     ε0:介质在真空状态下的介电常数(=8.85x10-12 F/M)    铝氧化膜的相对介电常数为7~8，要想取得更大的电容，能够经过添加表面积S或许削减其厚度t来取得。    表1-1列出了电容器中常用的几种典型的介质的相对介电常数，在许多情况下，电容器的命名通常是依据介质所运用的材料来决议的，例如：铝电解电容器、钽电容器等。介质相对介电常数介质相对介电常数铝氧化膜7 ~ 8陶瓷10~120薄膜树脂3.2聚乙烯2.5云母6 ~ 8钽氧化膜10 ~20    尽管铝电解电容器十分小，但它具有相对较大的电容量，因为其经过电化学腐蚀后，电极箔的表面积被扩展了，而且它的介质氧化膜十分薄。图1-2形象地描绘了铝电解电容器的根本组成。　　     1-2电容器的等效电路 电容器的等效电路图可由下图2表明图2　　R1：电极和引出端子的电阻 　　R2：阳极氧化膜和电解质的电阻 　　R3：损坏的阳极氧化膜的绝缘电阻 　　D1：具有单向导电性的阳极氧化膜 　　C1：阳极箔的容量 　　C2：阴极箔的容量 　　L ：电极及引线端子等所引起的等效电感量 　　1-3根本的电功能     1-3-1 电容量    电容器的由丈量沟通容量时所出现的阻抗决议。沟通电容量随频率、电压以及丈量方法的改变而改变。铝电解电容器的容量随频率的添加而减小。和频率相同，丈量时的温度对电容器的容量有必定的影响。跟着丈量温度的下降，电容量会变小。    另一方面，直流电容量，可经过施加直流电压而丈量其电荷得到，在常温下容量比沟通略微的大一点，而且具有更优越的安稳特性。    1-3-2 Tan δ（损耗角正切）    在等效电路中，串联等效电阻ESR同容抗1/ wC之比称之为Tan δ，其丈量条件与电容量相同。　　tan δ =RESR/ (1/wC)= wC RESR 　　其间：RESR=ESR（120 Hz） 　　w=2πf 　　f=120Hz     tan δ跟着丈量频率的添加而变大，随丈量温度的下降而增大。　　阻抗（Z）：     在特定的频率下，阻止沟通电经过的电阻就是所谓的阻抗（Z）。它与容量以及电感密切相关，而且与等效串联电阻ESR也有联系。详细表达式如下：　　其间：Xc=1/ wC=1/ 2πfC XL=wL=2πfL　　漏电流：     电容器的介质对直流电具有很大的阻止效果。但是，因为铝氧化膜介质上浸有电解液，在施加电压时，从头构成以及修正氧化膜的时分会发生一种很小的称之为漏电流的电流，刚施加电压时，漏电流较大，跟着时刻的延伸，漏电流会逐步减小并终究保持安稳。漏电流随时刻改变特征图　　测验温度和电压对漏电流具有很大的影响。漏电流会跟着温度和电压的升高而增大。

近日，中科院马衍伟等在石墨烯量化制备及高性能石墨烯基超级电容器方面取得进展，提出以二氧化碳为原料，采用自蔓延高温合成技术，成功实现了兼具高导电性和高比表面积石墨烯粉体的快速、绿色、低成本制备。 　　高品质石墨烯的工业化大规模制备一直是世界性难题。目前，石墨烯粉体规模化制备的技术路线主要基于膨胀石墨剥离法和氧化石墨还原法。但膨胀石墨剥离法通常得到的是低比表面积的多层石墨片，而氧化石墨还原法制备的石墨烯由于残留的氧官能基团和结构缺陷导致低导电性，严重制约了石墨烯的潜在应用。 　　针对上述问题，马衍伟等采用二氧化碳为原料，金属镁粉为还原剂，纳米氧化镁为模板剂，通过镁粉在二氧化碳气氛中自蔓延燃烧方式，成功制备出富含介孔结构的石墨烯，如图1所示。 　　图1 自蔓延高温合成制备石墨烯流程示意图　　目前所制的石墨烯电导率高达13000S/m，比表面积为709m2/g，综合性能优异，并在离子液体电解液中表现出优越的电化学性能。基于电极材料的比电容高达244F/g，能量密度高达136Wh/kg，功率密度高达1000kW/kg，循环100万周后，容量保持率仍大于90%，如图2所示。 　　图2 石墨烯基超级电容器的能量/功率性能和循环寿命  　　该石墨烯制备方法反应过程耗时短、环境友好、成本低、易于工业化推广，将有力促进石墨烯在超级电容器等储能领域中的实际应用。

铝电解电容器如在非规则条件下运用的话，会导致爆破失火等严重毛病，请先承认下述留意事项后运用。 　　规划　　　　运用温度与纹波电流　　　　1．运用温度、纹波电流应在规则的范围内，电容器如经过太大电流则引起反常发热、短路、失火等丧命不良。　　　　2．电容器本身为发热元件，会使机器内温度上升，这点请留意，承认机器正常状况下，电容器周围的温度。　　　　3．答应经过的纹波电流应随环境温度（电容器周围的温度）上升而下降，答应经过纹波电流应考虑最高环境温度和运用频率。　　　　施加电压　　　　1．电容器有极性，施加反向电压或沟通电压后，会导致失火等丧命不良。　　　　2．在极性转化回路中请运用双极性电容，但这种状况不运用于沟通电路。　　　　3．直流电压上叠加沟通成分时，峰值不要超越额外电压，不然会引起短路失火等丧命严重不良。　　　　4．多只电容器并联是，应考虑导线电阻等。　　　　5．多只电容器串联是运用同一规格的电容，请并联均压电阻，规划时要考虑这时加在电容上的电压彻底相同。　　　　6．不能用于重复急剧充放电回路，熔接机器等充放电是，电容器请特别规划。　　　　7．即便非快速充放电，但电压改变大则会导致寿数特性恶化，要实践上机仔细承认或与海立联络。　　　　运用环境　　　　1．电容器遇到水、油及其他导电液体或结晶状况下运用的话，会引发毛病，别的，封口皮圈、防爆阀附着油的话，会下降气密性，电容器上应防止在附着液体状况下运用。　　　　2．、亚硝酸、、等卤素化合物的气体，等有害气体场所不要放置及运用电容器，这些气体一旦侵入电容器内部，则会引起腐蚀。防止熏蒸处理，虫剂喷洒。　　　　3．臭氧、紫外线、放射线照耀处，请勿放置及运用电容器。　　　　4．振荡冲击大的场所请勿运用电容器。　　　　装置　　　　装置前的准备常识　　　　1．不能反极，加了反向电压，即便外观无反常，这种电容器也不能运用，它已受了损害。　　　　2．不能在封口部装置支架或施加外力，不然会引起封口不良，或许发生漏液，套管决裂。　　　　3．电容器受落劣等冲击的话，其电气功能变差，会导致毛病，不能使电容器受冲击。　　　　4．成套拼装通电后的电容器请勿再运用，除定时点检时为了测验电功能而取下的电容器外，不行再运用。　　　　装置办法　　　　1．螺栓型防爆阀（盖板上）请不要朝下，由于忧虑电解液，固定剂从防爆阀处流出。　　　　2．防爆阀邻近不能有电线电路，因防爆阀作业时电解液喷出，或许会引起失火等事端。　　　　3．电容器的周围及线路板不和（电容器下面）不要装置散热部品。　　　　4．不要影响防爆阀作业，防爆阀上部应留有必定空间。电容器直径距离φ363mm以上φ40以上5mm以上　　　　螺栓型电容器　　　　1．端子螺丝的端子答应电流如下，别的振荡大机器用，请另行评论。　　　　端子扭距（答应值N.M）端子答应电流(A)　　　　M52.2(1.5)~3060　　　　M63.0(3.0)~3.5100　　　　M87.5(7.0)~8.0120　　　　2．定购的螺丝，运用于配线厚2mm以下，超越2mm相应的螺丝加长。　　　　3．M5垫圈孔径引荐用φ6，孔径过大的话，端子面与垫圈触摸不良，则或许会引起部分发热不良。　　　　保管　　　　1．电容器于室内保管，应防止阳光直射，室内温度为5~35，湿度75%（25℃）期限3年以内，3年以上的电容器漏电流增大，请进行电压处理。　　　　2．湿度以外与上述运用环境在同一环境下保管。　　　　3．尽或许包装状况下保管。　　　　4．依据电容器康复现象，会发生电荷，手不能直触摸摸电容器端子会触电，运用前用电阻（10~100Ω）或放电板放电。　　　　试运行　　　　1．因有或许触电，不能直触摸摸电容器端子。　　　　2．电容器端子间不能用导电体将其短路。　　　　3．酸碱等导电性溶液不能附着在电容器上。　　　　4．运用环境请承认规划上的运用环境栏。　　　　点检　　　　1．工业用设备上的电容器请定时点检。点检项目：　　　　（1）外观：压力阀状况、漏夜等显着反常。　　　　（2）电功能：容量、损耗、漏电流及归入规格书所规则的项目。电功能测验以20℃为基准，20℃放置，电容器内部到达必定温度后测验。是否可运用请评论。　　　　定时点检，堵截开关，彻底放电后测验。　　　　2．已超越运用年限的电容器请替换，替换时请全数替换，旧电容器与新电容器一起运用的话，纹波电流或许不平衡。　　　　如果状况　　　　1．成套运用中，经承认有气体发生时，堵截主电源，将电源插头从插座中拔下。　　　　2．电容器的防爆阀作业时，温度超越100气领会喷出，不要把脸靠上去，不要接近气体直升处。　　　　3．喷出的气体侵入眼中，请立即用清水洗净。　　　　4．电解液附着皮肤上用番笕清洗，肯定不能吸到口中。　　　　抛弃场合　　　　1．金属屑进行分类，比起深埋的东西（电解液）适用于办理构成工业抛弃物，请托付专门的工业抛弃物处理商，应考虑抛弃后的产品不能再流入商场。　　　　2．由于是铝，大部分不能悉数焚烧，焚烧时留意以下几点：密封焚烧的话会引起爆破，开口或开口部弄坏。外包装材料（塑料袋）低温焚烧会发生有毒气体，请高温焚烧。　　　　3．成心解剖电容器会形成外伤触电等。

因其低成本的特点，铝电解电容器一直都是电源的常用选择。但是，它们寿命有限，且易受高温和低温极端条件的影响。铝电解电容器在浸透电解液的纸片两面放置金属薄片。这种电解液会在电容器寿命期间蒸发，从而改变其电气属性。如果电容器失效，其会出现剧烈的反应：电容器中形成压力，迫使它释放出易燃、腐蚀性气体。　　　　电解质蒸发的速度与电容器温度密切相关。工作温度每下降10摄氏度，电容器寿命延长一倍。电容器额定寿命通常为在其较大额定温度下得出的结果。典型的额定寿命为105摄氏度下1000小时。选择这些电容器用于图1所示LED灯泡等长寿命应用时（LED的寿命为25000小时），电容器的寿命便成了问题。要想达到25000小时寿命，这种电容器要求工作温度不超过65摄氏度。这种工作温度特别具有挑战性，因为在这种应用中，环境温度会超出125摄氏度。市场上有一些高额定温度的电容器，但是在大多数情况下，铝电解电容器都将成为LED灯泡寿命的瓶颈组件。　　　　这种寿命温度依赖度实际影响了您降低电容器额定电压的方法。您首先想到的可能是增加电容器额定电压来较小化电介质失效的机率。但是，这样做会使电容器的等效串联电阻（ESR）更高。由于电容器一般会具有高纹波电流应力，因此这种高电阻会带来额外的内部功耗，并且增加电容器温度。故障率随温度升高而增加。实际上，铝电解电容器通常只使用其额定电压的80%左右。　　　　电容器温度较低时，ESR急剧增加，如图2所示。在这种情况下，-40oC下，电阻呈数量级增加。这在许多方面都会影响到电源性能。如果电容器用于开关式电源的输出端，则输出纹波电压呈数量级增加。另外，在ESR和输出电容形成的零以上频率，它让环路增益增加一个数量级，从而影响控制环路。这会产生一个有振荡的不稳定电源。为了适应这种强震动，控制环路通常会在空间方面做出巨大妥协，并在更高温度下工作。　　　　总之，铝电解电容器通常是较低成本的选择。但是，您需要确定其缺点是否会对应用产生不利影响。您需要通过其工作温度，考虑其寿命长短。另外，您还要适当地降低其额定电压，这样您才能实现较低温度运行，从而获得较长的使用寿命。较后，您需要理解必须使用的ESR范围，这样您才能正确地设计出控制环路，从而满足设计的纹波规范要求。

逆变器的主要功能是将电源的可变直流电压输入转变为无干扰的交流正弦波输出，既可供设备使用，也可反馈给电网。　　一、太阳能发电对光伏逆变器的要求　　对于熟悉功率管理的工程师而言，设计太阳能发电系统的逆变器有什么要点需要额外注意。首先，就现有光伏系统逆变器的使用情况来看，它们一般只能使用5到10年，而光伏电池板的使用寿命长达25年，逆变器成为光伏系统中可靠性最低的组件。IR的Alberto Guerra提出，设计师必须考虑光伏系统逆变器的使用寿命。太阳能逆变技术业界对于产品寿命有很高的期望，一般都能保证20至25年的使用期，因此特别着重每种元件的可靠性。　　二、提高光伏逆变器寿命的关键　　决定光伏逆变器的寿命为其各元件的可靠性，尽管半导体元件通常都达到这种可靠性水平，但对于无源元件来说却有可能是一个挑战，特别是电解电容器。电解电容器的可靠性提高成为了提高光伏逆变器可靠性的关键之一。　　三、电解电容器在光伏逆变器中的作用　　光伏逆变器可看成是用直流电源供电的特殊用途的变频器，输出频率为50Hz或与电网同步的50Hz。也就没有整流器产生的整流电路的电流脉冲，这样直流母线上的电容器的功能为直流母线电容器或者成为“DC-Link”电容器，其作用为吸收由逆变器产生的开关频率极高次谐波电流和输出频率的三倍频电流和高次谐波电流。　　四、光伏逆变器对电解电容器的要求　　1.高电压　　一般大功率的光伏逆变器，将转化后的交流电直接并入高压电网中，但从安规角度考虑，光伏电池组的输出电压一般不高于900V，可以选择两只450V电解电容器串联，但为了提高安全性，可以选择2只500V电解电容器串联。所以需要高电压等级的电容器来减少电容器的串接而提高可靠性。　　2.高耐纹波能力　　一般光伏逆变器流过电容器的电流为逆变器输出电流有效值的0.44倍。如光伏逆变器的输出电压为线电压250V，每输出1kW功率对应的输出电流约2.54A，流过直流母线电容器的电流为1.12A。100kW光伏逆变器的直流母线电容器需要流过112A有效值电流，所选择的电容器的额定电流不应低于这个数值。如果一只电解电容器的额定电流不能满足要求，要选择多只电解电容器并联方式获得所需要的电流值。所以要求单只高耐纹波能力的电解电容器来减少电解电容器的并联数量，提高整体可靠性。　　3.长寿命　　在太阳能发电系统中光伏电池板的使用寿命长达25年，而逆变器成为光伏系统一般只能使用5到10年，所以太阳能发电系统对光伏逆变系统的寿命要求为25年的水平。对于无源元件电解电容器，它的负极为电解液，会随着使用时间的增长慢慢干涸而失效。这势必需要电解电容器行业制造出更长寿命的电解电容器来符合光伏逆变器的要求。

铝聚合物电解电容器 　　铝电解电容器种类很多，有的可以将ESR明显减小，但是还是没有质的变化。ESR主要是由电解电容器的阴极电阻造成的，提高电解电容器的阴极材料电导率可以改善电解电容器的性能，而铝聚合物电解电容器的有机聚合物阴极可以使电导率达到300ms/cm，甚至3000ms/cm，这种阴极材料可以使电解电容器的ESR非常低。 　　铝聚合物电解电容器的结构与普通铝电解电容器相同，所不同的是引线式铝聚合物电解电容器的阴极材料用有机半导体浸膏替代电解液。固态铝聚合物贴片电容是结合了铝电解电容和钽电容的一种独特结构。同传统的铝电解电容一样，固态铝聚合物贴片电容的阳极铝电极板、氧化铝层通过阳极氧化过程制作在上面。固态铝聚合物贴片电容中，高导电率的聚合物电极薄膜沉积在氧化铝上，作为阴极，炭和银为阴极的引出电极，这一点与固态钽电解电容器相似。 　　铝聚合物电解电容器电气性能 　　ESR和额定纹波电流 　　铝聚合物电解电容器最大的特点是ESR很小，固态铝聚合物贴片电容的ESR低于固态钽，甚至低于钽-聚合物组合电容，原因就是采用了固态导体聚合物，这就意味着承受纹波电流能力强。电解电容的ESR主要取决于电极的电阻，固态铝聚合物电容的电极阻值比其它电极的阻值小得多，几乎为0。 　　阻抗频率特性 　　在低频段（低于10kHz）和高频段（高于20MHz），铝聚合物电解电容器与低ESR铝电解电容器、钽电解电容器的性能相差不多。而在对开关电源输出整流滤波和数字电路的电源旁路最有效的中频段，却有着明显的差别，特别是在1MHz左右，相差非常明显。铝聚合物电解电容器的阻抗最低，钽电解电容器次之， ESR铝电解电容器相对阻抗最高相差接近一个半数量级。表明铝聚合物电解电容器在上述应用中更加有效。 　　ESR与电容量的温度特性 　　铝聚合物电解电容器及用途相近的其它电容器的ESR温度特性如图1（a）所示。铝聚合物电解电容器的ESR特性从-55℃到+105℃几乎没有变化，变化由大到小依次为铝电解电容器、X5U陶瓷电容器、钽电解电容器、X5P陶瓷电容器、铝聚合物电解电容器，其中铝电解电容器变化达数十倍。铝聚合物电解电容器及用途相近的其它电容器的电容温度特性如图1（b）所示。铝聚合物电解电容器的电容量在全温度范围内变化不到15%，略高于钽电解电容器，低于其它电容器。 　　电压对电容量的影响 　　铝聚合物电解电容器的电容量与施加电压基本无关，而陶瓷电容器的电容量则随外加电压的增加而明显下降（大约下降20%）。 　　铝聚合物电解电容器的应用 　　上电冲击电流的抑制 　　由于铝聚合物电解电容器的ESR极小，上电过程中电容器上没有初始电压，因此，将产生幅值很高的上电冲击电流。一般情况下，应将冲击电流幅值限制在10A以下或低于允许纹波电流的10倍以下。通常的DC/DC变换器的输入仅用一个低ESR电容器滤波，这时，如选用铝聚合物电解电容器作为输入滤波电容器（假设ESR和电源内阻分别为90mW和50mW，输入电压为24V），其上电电流峰值可能达到：　　远远高于铝聚合物电解电容器的纹波电流承受能力。必须考虑上电过程的冲击电流限制。可以采用AC/DC变换器上电电流限制方法，如串联限流电阻，见图2（a），则：　　这种电路的最大特点是电路极其简单，所付出的代价则是降低了变换器的效率，在输入电压较低的DC/DC变换器应用中不宜采用。要解决这个问题，可以采用AC/DC变换器的方案，通过继电器的触点，上电后经过一个延迟时间将限流电阻短路，如图2（b）所示。这种电路的问题是继电器的体积与DC/DC变换器体积矛盾，以及控制继电器所需的功率将影响变换器的效率。还可以在电源与DC/DC变换器的输入端串接负温度系数热敏电阻，如图2（c）所示，这个方案看起来似乎特别合理，但是对于低电压输入的DC/DC变换器，其热态的电阻会影响变换器的效率，这种电路的缺点是在高温环境下热敏电阻将不能有效地起到限流作用。还可以采用热插拔电路，如图2（d）所示，能很好地解决这个问题。当然也可以在变换器输入部分串接一个带有磁芯的电感， 允许的峰值电流为： 得到其电感量的关系为：　　当输入电压为24V，输入滤波电容器为22mF，限制电流在10A以下时的电感量为： 　　为防止限流电感释放储能时产生浪涌过压，可以在限流电感上反并联二极管。12后一页

它是由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极制成。还需要经过直流电压处理，使正极片上形成一层氧化膜做介质。它的特点是容量大，但是漏电大，误差大，稳定性差，常用作交流旁路和滤波，在要求不高时也用于信号耦合。电解电容有正、负极之分，使用时不能接反。有正负极性，使用的时候，正负极不要接反。　　铝电解电容器——Aluminium Electrolytic Capacitor 　　铝电解电容器的结构特点 　　铝电解电容器的芯子是由阳极铝箔、电解纸、阴极铝箔、电解纸等4层重迭卷绕而成；芯子含浸电解液后，用铝壳和胶盖密闭起来构成一个电解电容器。同其它类型的电容器相比，铝电解电容器在结构上表现出如下明显的特点： 　　（1）铝电解电容器的工作介质为通过阳极氧化的方式在铝箔表面生成一层极薄的三氧化二铝（Al2O3），此氧化物介质层和电容器的阳极结合成一个完整的体系，两者相互依存，不能彼此独立；我们通常所说的电容器，其电极和电介质是彼此独立的。 　　（2）铝电解电容器的阳极是表面生成Al2O3介质层的铝箔，阴极并非我们习惯上认为的负箔，而是电容器的电解液。 　　（3）负箔在电解电容器中起电气引出的作用，因为作为电解电容器阴极的电解液无法直接和外电路连接，必须通过另一金属电极和电路的其它部分构成电气通路。 　　（4）铝电解电容器的阳极铝箔、阴极铝箔通常均为腐蚀铝箔，实际的表面积远远大于其表观表面积，这也是铝质电解电容器通常具有大的电容量的一个原因。由于采用具有众多微细蚀孔的铝箔，通常需用液态电解质才能更有效地利用其实际电极面积。 　　（5）由于铝电解电容器的介质氧化膜是采用阳极氧化的方式得到的，且其厚度正比于阳极氧化所施加的电压，所以，从原理上来说，铝质电解电容器的介质层厚度可以人为地精确控制。 　　铝电解电容器的性能特点 　　同其它类别的电容器相比，铝电解电容器的优越性表现在以下几个方面： 　　（1）单位体积所具有的电容量特别大。工作电压越低，这方面的特点愈加突出，因此，特别适应电容器的小型化和大容量化。例如，CD26型低压大容量铝电解电容器的比容量约为300μF/cm3，而其它在小型化方面也颇具特色的金属化纸介电容器的低压片式陶瓷电容器的比容量一般不会超过2μF/cm3。 　　（2）铝电解电容器在工作过程中具有“自愈”特性。所谓“自愈”特性是指介质氧化膜的疵点或缺陷在电容器工作过程中随时可以得到修复，恢复其应具有的绝缘能力，避免招致电介质的雪崩式击穿。 　　（3）铝电解电容器的介质氧化膜能够承受非常高的电场强度。在铝电解电容器的工作过程中，介质氧化膜承受的电场强度约为600kV/mm，这一数值是纸介电容器的30多倍。 　　（4）可以获得很高的额定静电容量。低压铝电解电容器能够非常方便地获得数千乃至数万微法的静电容量。一般来说，电源滤波、交流旁路等用途所需的电容器只能选用电解电容器。 　　当然，铝电解电容器也有以下显著缺点： 　　（1）绝缘性能较差。可以这样说，铝电解电容器是所有类别的电容器中绝缘性能最差的。对铝电解电容器而言，通常采用漏电流来表征其绝缘性能，高压大容量铝质电解电容器的漏电流可达1mA以下。 　　（2）损耗因子较大，低压铝电解电容器的DF通常在10％以上。 　　（3）铝电解电容器的温度特性及频率特性均较差。 　　（4）铝电解电容器具有极性。使用在电子线路中时，铝电解电容器的阳极要接电路中的电位高的点，阴极接电位低的点，才可能正常发挥电气功能。如果接反了，电容器的漏电流急剧增大，芯子严重发热，导致电容器失效，并有可能燃烧爆炸，损害线路板上的其它器件。 　　（5）工作电压有一定的上限。根据铝电解电容器介质氧化膜的特殊生成手段，其最高工作电压一般为500V，且发展潜力十分有限；而对其它非化学电容器而言，只要适当加厚其电介质的厚度，理论上的工作电压可以达到任意上限值。 　　（6）铝电解电容器的性能容易劣化。使用经过长期存放的铝电解电容器，不宜突然施加额定工作电压，而应逐渐升压至额定电压。 　　（7）传统铝电解电容器由于采用电解液作为阴极，在片式化方面存在较大的障碍，故其片式化进程落后于陶瓷电容器及金属化薄膜电容器。 　　铝电解电容器的电性能参数 　　铝电解电容器的额定容量接E6系列的优选数确定，即：　　(N=0,1,2…5)；共有6个数值：1?0，1?5，2?2，3?3，4?7，6?8。与E6系列相对应的允许偏差为±20％，但对通用的电解电容器而言，其正偏差常放宽至＋50％。 　　铝电解电容器的损耗因子的定义为：在规定频率的正弦电压下，电容器所消耗的有功功率和无功功率的比值，即： 　　其中，f为正弦电压的频率，C为在该频率下电解电容器串联模型的容量，r为电解电容器的等效串联电阻（ESR）。 　　铝电解电容器的漏电流通常定义为施加额定工作电压若干分钟以后流过电容器的电流。通常，铝电解电容器容许的最大漏电流可以用下式界定： 　　Il=KCU(μA) 　　其中，C为电容器的容量（μF），U为所施加的直流电压值（V），K是与电容器类型有关的常数，通常的取值范围为0.01～0.1，低漏电流的系列品也有取值小于0.002的情况。 　　额定工作电压是指在规定的环境温度范围内所能施加到电解电容器上的最大直流电压值。按GB2472?81的规定，适用于电解电容器的额定电压序列为：4.0,6.3,10,16,25,35,50,63,100,125,160,250,300,450,500,630。根据实际的需要，有时也用到200V及350V的产品。 　　铝电解电容器面临的挑战与机遇 　　20世纪80年代，当LSI、VLSI蓬勃发展的时候，有人曾经对电容器的前景极为悲观，随后的事实证明，这些看法有一些杞人忧天的味道：自上个世纪80年代中期起，电容器产业的年平均增长率均在20％以上，1993年全球电容器的销售产值已达130亿美元。铝质电解电容器的销售产值占整个电容器产业的1/3多。但是，随着电子技术及材料制造工艺的进步，传统型铝电解电容器不仅受到电子技术发展的压力，也面临其它类别电容器挑战其龙头老大地位的压力。 　　电子技术对电容器小型化、片式化的需求，使得传统铝电解电容器产业倍感压力。传统铝电解电容器采用电解液作为阴极，这使得其片式化进程受到极大的阻碍。片式化通常采用迭层结构、树脂包封的形式，而如何将电解液完好地密封起来一直是铝电解电容器研发人员倍感头痛的事。钽电解电容器采用固态半导体材料MnO2作为阴极材料，其片式化的进展颇为迅速，已经对铝电解电容器构成一定的市场威胁。 　　超大比表面积（2000m2/g～3000m2/g）炭纤维布工业化制造技术的成熟，使得近年来双层电容器的研发与制造迅速成长，并成为极低压和低压铝电解电容器的一个有力的竞争对手。EDLC可以轻而易举地获得法拉级的容量，其储能密度高于铝电解电容器，因而在储能用的领域正在逐步打破铝电解电容器的垄断地位，并有可能后来居上。 　　金属化纸介、金属化薄膜电容器的出现，使得纸介、塑料薄膜电容器在减小体积、增大比容量方面迈出历史性的一步。目前，金属化纸介、金属化薄膜电容器小型化、片式化的发展较为活跃，并向低压小容量的铝电解电容器发出挑战。同样，片式陶瓷电容器由于中低温烧结技术的开发，垂直迭层工艺的发展，能够获得的电容量范围也在逐步扩大，也在逐步蚕食低压小容量铝电解电容器所占的市场份额。 　　虽然铝电解电容器面临着前所未有的压力和挑战，但是也不必过于悲观地认定铝电解电容器已经穷途末路，必定要退出历史舞台。然而新技术、新材料的发展，在给其它类别电容器带来发展机遇的同时，也必定会为铝电解电容器的创新突破打开方便之门。有机半导体材料、导电聚合物材料的出现及其合成技术的成熟，已经为铝电解电容器的更新换代奠定了物质基础。将有机半导体材料、导电高分子材料用作铝电解电容器阴极的尝试，得到的频率特性、温度特性可以和片式陶瓷电容器媲美，甚至高出固态铝电解电容器。另外，对于传统型铝电解电容器而言，在一段时间内不可相比的容量价格比仍足以使其维持主流产品的地位。删除

因其低成本的特点，铝电解电容器一直都是电源的常用选择。但是，它们寿命有限，且易受高温和低温极端条件的影响。铝电解电容器在浸透电解液的纸片两面放置金属薄片。这种电解液会在电容器寿命期间蒸发，从而改变其电气属性。如果电容器失效，其会出现剧烈的反应：电容器中形成压力，迫使它释放出易燃、腐蚀性气体。　　　　电解质蒸发的速度与电容器温度密切相关。工作温度每下降10摄氏度，电容器寿命延长一倍。电容器额定寿命通常为在其最大额定温度下得出的结果。典型的额定寿命为105摄氏度下1000小时。选择这些电容器用于图1所示LED灯泡等长寿命应用时(LED的寿命为25000小时)，电容器的寿命便成了问题。要想达到25000小时寿命，这种电容器要求工作温度不超过65摄氏度。这种工作温度特别具有挑战性，因为在这种应用中，环境温度会超出125摄氏度。市场上有一些高额定温度的电容器，但是在大多数情况下，铝电解电容器都将成为LED灯泡寿命的瓶颈组件。　　　　这种寿命温度依赖度实际影响了您降低电容器额定电压的方法。您首先想到的可能是增加电容器额定电压来最小化电介质失效的机率。但是，这样做会使电容器的等效串联电阻(ESR)更高。由于电容器一般会具有高纹波电流应力，因此这种高电阻会带来额外的内部功耗，并且增加电容器温度。故障率随温度升高而增加。实际上，铝电解电容器通常只使用其额定电压的80%左右。　　　　电容器温度较低时，ESR急剧增加。在这种情况下，-40oC下，电阻呈数量级增加。这在许多方面都会影响到电源性能。如果电容器用于开关式电源的输出端，则输出纹波电压呈数量级增加。另外，在ESR和输出电容形成的零以上频率，它让环路增益增加一个数量级，从而影响控制环路。这会产生一个有振荡的不稳定电源。为了适应这种强震动，控制环路通常会在空间方面做出巨大妥协，并在更高温度下工作。　　　　总之，铝电解电容器通常是最低成本的选择。但是，您需要确定其缺点是否会对应用产生不利影响。您需要通过其工作温度，考虑其寿命长短。另外，您还要适当地降低其额定电压，这样您才能实现最低温度运行，从而获得最长的使用寿命。最后，您需要理解必须使用的ESR范围，这样您才能正确地设计出控制环路，从而满足设计的纹波规范要求。

导读 为什么石墨那么软，而石墨烯又表现得那么“硬”呢?浙江大学信息电子工程学院副教授林时胜介绍说，其实这里涉及两个不同的概念，一个是强度，这是力学概念，一个是硬度，属于物理概念。 石墨烯的“硬”，是指强度高，衡量强度的指标是杨氏模量，根据杨氏模量的高低可以把物质分为硬物质和软物质。石墨烯的模量非常高，可达1T帕(压强单位)，是材料里最高的，所以石墨烯是硬物质，可以说是很硬。相应的像橡胶这些，模量只有几千帕，就是软物质，很软。材料力学上有刚度、强度、韧度、硬度等不同物理概念，这与我们通常讲的硬与软有区别。从通俗意义上说，石墨烯的“硬”指的是石墨烯的强度很好，就是它抗断裂的能力很强，这也和它的韧性很好有关系，因为容易延展而不断裂。模量就是代表了材料能被拉伸的容易程度。  再说石墨的软，这是物理概念，指的是硬度。硬度的衡量，是用一种材料去破坏另一种材料，被破坏的硬度就小。石墨的片层之间是范德华力，非常弱，只要用固体去划它，都能把它的片层错开，所以石墨很容易被破坏，就是说石墨很软。

为什么石墨那么软，而石墨烯又表现得那么“硬”呢?浙江大学信息电子工程学院副教授林时胜介绍说，其实这里涉及两个不同的概念，一个是强度，这是力学概念，一个是硬度，属于物理概念。 石墨烯的“硬”，是指强度高，衡量强度的指标是杨氏模量，根据杨氏模量的高低可以把物质分为硬物质和软物质。石墨烯的模量非常高，可达1T帕(压强单位)，是材料里最高的，所以石墨烯是硬物质，可以说是很硬。相应的像橡胶这些，模量只有几千帕，就是软物质，很软。 材料力学上有刚度、强度、韧度、硬度等不同物理概念，这与我们通常讲的硬与软有区别。从通俗意义上说，石墨烯的“硬”指的是石墨烯的强度很好，就是它抗断裂的能力很强，这也和它的韧性很好有关系，因为容易延展而不断裂。模量就是代表了材料能被拉伸的容易程度。 再说石墨的软，这是物理概念，指的是硬度。硬度的衡量，是用一种材料去破坏另一种材料，被破坏的硬度就小。石墨的片层之间是范德华力，非常弱，只要用固体去划它，都能把它的片层错开，所以石墨很容易被破坏，就是说石墨很软。

负极箔是生产电解电容器的关键材料，我国铝电解电容器发展很快，据统计已成为世界生产电解电容器的大国，年消耗铝箔约8kt，并以20%的速度递增，2000年以前负极箔主要靠进口，我公司根据市场需要，开发AL-MN-CU和AL-CU-FE负极箔，经过近4年的艰苦努力，掌握了负极箔生产的关键技术，产品质量大大提高，成品率由原来的35%提高到现在的80%，而且用户反映良好，腐蚀后铝箔表面光洁均匀，比容稳定。本文着重介绍用AL-CU-FE合金生产电解电容器负极箔的技术。　　　　1负极箔的质量要求　　　　1．1性能要求　　　　AL-CU-FE合金负极箔的基本性能要求如下：　　　　①比容不少于450?F/cm?　　　　②腐蚀后厚度基本不减薄　　　　③强度好，折弯次数达80次以上，腐蚀后强度RM≥2。2N/cm?　　　　④水合稳定性好，比容减少不大于8%　　　　⑤残留物氯离子不大于0。08mg/m?，残留CU不大于12mg/m?　　　　⑥胶带粘合力不小于0。95N/cm　　　　1．2化学成分　　　　AL-CU-FE合金各元素的质量分数为W（CU）=0。2%~0。23%；W（FE）=0。16%~0。19%；W（SI）不大于0。08%；其他不大于0。005%。　　　　1．2表面及尺寸要求　　　　①厚度0。04~0。05mm，偏差±0。002mm　　　　②表面均匀，无擦伤、划伤、辊印，腐蚀后表面光洁均匀，无孔洞、折皱、翻边等缺陷　　　　③腐蚀后表面无灰粉　　　　④板形不大于40I　　　　2负极箔毛料的生产　　　　负极箔的生产工艺流程为电解铝液→熔炼、配料→精炼→在线除气除渣→铸轧→冷轧→退火→冷轧→退火→精轧　　　　2．1配料　　　　纯度99。85%电解铝液70%，纯度99。7%的铝锭或一级废料30%，AL-CU、AL-FE中间合金。　　　　2．2配料的净化　　　　电解铝液具有熔体温度高，杂质含量复杂，气体杂质多等特片电解铝液温度一般在950℃以上，而且铝液中夹杂着FE、CU、SI等杂质以及各种电解质，金属及非金属氧化物，并且H2含量高达2。5ml/100g/AL，并含有CO、CH4等气体，因此，对电解铝液必须进行精炼，一般采用炉外降温、除气、除渣、炉内精炼及在线除气除渣等方法。　　　　电解铝液加入熔炼炉时在开口包内进行除气、除渣和降温，通过过滤网进入熔炼炉内，使炉内先加入固体料熔化，熔化后搅拌，待金属温度为720～730℃时进行配料，配料合格后，金属温度达到735～740℃时导炉，导炉前20min扒渣。　　　　2．3炉内精炼　　　　导炉时，边导边精炼，精炼剂用99。995%的高纯氩气+5%的CCL4，精炼15～18min，精炼要均匀彻底，八净表面浮渣，并保证熔体温度为720～730℃。　　　　2．4炉外精炼及过滤　　　　炉外选用在线式精炼技术，熔池温度保持在（730±5）℃，精炼剂选用99。9998%的高纯氩气，气体压力不少于0。4MPa，转速不小于120r/min，并且保持精炼池负压，防止氧化吸气造渣。通过在线精炼，一般使氢含量小于或等于0。12ml/100gAL　　　　炉外采用在线连续双层过滤技术，保持过滤压力，靠前层用30目的过滤板，第二层用40目的过滤板。　　　　2．5在线细化晶粒

铝电解电容器负极用素铝箔(以下简称负极素铝箔)是电容器制造所需的关键原材料之一。负极素铝箔经专业工厂进行化学腐蚀或电化学腐蚀后制成不同尺寸规格的负极电极箔片，再与阳极电极箔片和浸有电解质的衬垫纸等其他材料共同卷绕封装成铝电解电容器。素铝箔质量的高低直接决定着电容器质量的可靠性与稳定性。就负极素铝箔而言，其化学成分及加工质量很大程度地影响着铝箔的质量水平。现就这两方面的工业化生产技术与质量控制予以简述。     1、负极素铝箔的化学成分及其技术特征　　国内外报道的用于制造负极素铝箔的铝合金种类繁多，用于工业化生产的铝合金主要可归纳为四类：铝－铜系、铝—锰系、纯铝系及多元素混合系。不同类别的负极素铝箔具有不同的性能特点，所适应的腐蚀工艺也千差万别。负极素铝箔经腐蚀后制得的电极箔主要质量指标要求：较高的电容量、抗拉强度、折弯次数及低的表面氯离子含量等。目前国内应用最多的主要是铝—铜系和铝-锰系箔。三种典型的铝合金系的化学成分见表1。 表1国内外典型铝合金系负极素铝箔的合金化元素质量分数％生产厂家及铝箔合金SiFeCuMnMgZnTi其他单位Al国内某公司的铝-铜系0.20-0.300.20-0.30 余量国外某公司的铝-铜系0.10-0.30余量国内某公司的铝-锰系0.10-0.201.0-1.3余量国外某公司的铝-锰系0.05-0.201.0-1.5余量国内某公司的纯铝系0.05>99.70国外某公司的纯铝系>99.85     1．1 、铝—铜系箔　　铝—铜系负极素铝箔制成的电极箔具有电容量高、表面光亮灰粉少、强度中等的特点，特别适用于要求高电容量的品种。通常用硬状态箔通过化学腐蚀方法制得电极箔。     铝—铜合金中的铜一部分固溶于铝基体中，一部分以金属间化合物CuAl2的形式析出。铜的电极电位高于铝的。固溶的铜及CuAl2成为腐蚀核心。铜具有一定的强化作用，但在铝-铜系负极素铝箔中的铜含量有限，所以对强度的贡献并不大。铜含量过低，增加铝箔静电容量的作用不大；铜含量过高，将产生粗大的腐蚀凹坑，形成过量腐蚀，反而降低静电容量。铜含量一般选择在0．1％～0．5％范围内。     1．2 、铝-锰系箔　　铝—锰系负极素铝箔制成的电极箔具有电容量中等、表面偏暗易生粉、强度高的特点，特别适用于要求较高强度及规格较薄的品种。通常用硬状态箔通过化学腐蚀方法制得电极箔。     铝—锰合金属于不可热处理强化合金。锰具有一定的强化作用，随着锰含量的增加，合金强度提高。锰在铝中的溶解度较小，主要以MnAln的形式分布在铝基体中形成腐蚀核心。锰含量过低，析出的化合物MnAln少，不能得到足够的腐蚀蚀坑；锰含量过高，将析出粗大的MnAln相，造成不均匀腐蚀。锰含量一般控制在0．8％—1．3％之间。     1．3 、纯铝系箔　　纯铝系负极素铝箔制成的电极箔具有电容量中等、表面均匀灰粉少、强度较低、柔性好、抗衰减稳定性好等特点，特别适用于要求稳定性较高的品种。通常采用软状态箔通过交流电化学腐蚀方法制得电极箔。 　　纯铝箔与铝-铜系箔、铝-锰系箔的腐蚀机理有所区别，由于纯铝箔中没有刻意加入的铜、锰等可形成金属间化合物的腐蚀核心，因此，仅靠由纯铝中不可避免的杂质铜、铁、硅等元素所形成的金属间化合物腐蚀核心数量较少，其主要腐蚀核心为冷加工过程中产生的晶间缺陷——位错在铝箔表面形成的位错露头。这类箔的铝纯度一般在99．7％—99．95％之间，随着铝纯度的提高，铝箔的耐蚀性亦相应提高。     1．4 、多元素组合系箔　　除上述特点较鲜明的铝箔系列外，一些文献还报道了许多在此基础上改型的多元素组合系负极素铝箔。包括铝—铁系、铝-铜-锰系、铝—镍系、铝-硅系等等。这类铝箔更多的属于实验室研究与专利技术，工业生产上并不多见。     2 、负极素铝箔的加工质量控制　　负极素铝箔由于其特殊的使用用途，因而对加工质量的要求相对较高。要求铝箔组织均匀、化学成分范围窄、平整无波浪、箔面色泽一致、无条纹、无孔洞针孔、端面整齐无毛刺、厚度偏差范围小、长度定尺等。要满足这些要求需要对整个生产过程进行严格的控制，重点应抓好熔铸和轧制环节的控制。     2．1 、熔铸过程的控制　　熔铸过程包括配料、熔化、精炼、铸造、铣面、均匀化处理等环节。配料：配料是保证化学成分稳定的重要环节。投炉料应保证洁净，无泥沙、雨雪等夹杂物；每熔次新金属与回用料的比例应相对固定；投炉前应详细测算受控合金元素及杂质的含量范围，保证配料成分的准确性。 　　熔化与精炼：熔化与精炼对最终产品的化学成分、孔洞及针孔数量的影响最为直接。熔化时应避免熔体过热，以防对产品的耐蚀性产生不良影响；需成分调整的合金应在基础铝料熔化完毕初次取样后，再进行成分调整，并应进行充分搅拌，以保证合金成分均匀；严格控制和除去熔体中的气体和夹杂物，对减少铝箔成品的孔洞和针孑L缺陷至关重要，一般应保证熔体氢含量小于0．15mL／(100gAl)，20μm级夹杂物的滤去率不低于60％。　　    铸造与铣面：铸造质量对产品组织均匀性、内在缺陷等有较大影响，铣面质量不好易造成压人缺陷。铸造时应确立合理的铸造工艺参数，包括铸造温度、铸造速度、冷却水温、水压等，避免铸锭表面出现冷隔、挂溜等宏观缺陷，避免铸锭内部产生疏松、夹杂及粗大的第二相化合物组织等缺陷；应实施在线晶粒细化措施，防止晶粒粗大；应严格管理现场工艺卫生，防止灰尘等落人熔体中。　　    均匀化处理：均匀化处理可有效消除枝晶偏析、溶解非平衡相，使金属组织趋于均匀化，这将对铝箔成品最终形成均匀的表面腐蚀，防止因组织不均造成的腐蚀条纹有重要意义。与一般普通铝箔相比，用于生产负极素铝箔的铝合金铸锭宜采取均匀化处理温度的上限，通常不低于550℃。     2．2 、 轧制过程的控制　　轧制过程主要指热轧和箔冷轧加工环节。 　　热轧：热轧过程应重点做好轧辊、乳液及导辊的质量控制。轧制过程中应防止轧辊及导辊粘铝、硌伤，以免造成坯料压人和印痕缺陷，这些缺陷会在进一步的铝箔加工中产生针孔，严重时甚至会产生孔铜。热轧机最好应配置清辊装置或制定定期的轧辊清理工艺。保证乳液的润滑、冷却性能和洁净程度。乳液的润滑、冷却性能不好会加速轧辊的粘铝倾向，乳液洁净程度差会导致压人缺陷增多。乳液宜配置连续过滤系统，并根据所使用乳液的特征和生产特点制定其使用周期，并定期对乳液的主要质量指标，如浓度、酸碱度、灰分、电导率等进行监测控制。箔冷轧：箔冷轧对控制最终铝箔成品的平整度、厚度偏差、表面色泽均匀性等起着关键的作用。负极素铝箔要求厚度偏差小于5％、平整度不大于20I，箔面腐蚀前后色泽均匀无条纹，这些要求主要由冷加工过程来满足，因而对生产过程硬件的配置要求较高。一般来说，要求冷轧机需配置厚度和板形自动控制(AGC和AFC)系统。日常管理中，应强化对轧辊和轧制油的管理，保持轧辊辊面粗糙度均匀，保证轧制油质量指标稳定、油质洁净，这对减少箔面条纹、色差缺陷十分重要。     3 、 结束语　　不论采用何种合金成分制作铝电解电容器负极用素铝箔，必须与其后续的腐蚀工艺相匹配。就铝箔加I过程而言，其基本原理是一致的，但生产过程中的工艺参数应根据合金自身的特点而定。

石墨烯被称为“黑金”，又被称为“新材料之王”，是现在发现的最薄、强度最大、导电导热功能最强的一种新式纳米材料，极有或许掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革新。 石墨烯的制备上，多晶薄膜有望未来1-2年内完成产业化使用，单晶石墨烯工业组成办法仍未找到，因而间隔产业化还很悠远。低成本的使用氧化还原法出产石墨烯粉体，一起可以使用CVD法出产出层数可控、大面积的石墨烯薄膜是未来研究要点，也是推进职业开展的要害点。而在使用层面，未来被看好的范畴是锂离子电池、柔性显现、太阳能电池和超级电容器。

近两年石墨烯的可控低成本制备技能已获得了打破性开展，有望在不久的将来构成石墨烯工业。 日前，在深圳举行的第十九届我国世界高新技能效果交易会上，石墨烯作为独具特色的新材料再次引起人们的重视，成为这个国内最大规划、最具影响力的科技展会上一个耀眼的“明星”。石墨烯到底有哪些奇特之处，能为人们带来什么惊喜?记者采访了相关专家。 人类正行进在以硅为首要物质载体的信息年代，下一个量子年代，石墨烯很或许锋芒毕露 和金刚石相同，石墨是碳元素的一种存在方式。风趣的是，因为原子结构不同，金刚石是地球上自然界最坚固的东西，石墨则成了最软的矿藏之一，常做成石墨棒和铅笔芯。 科学家介绍说，石墨烯是从石墨材料中剥离出来，只由一层碳原子构成、按蜂窝状六边形摆放的平面晶体。浅显地讲，石墨烯就是单层石墨。一块厚1毫米的石墨大约包括300万层石墨烯;铅笔在纸上悄悄划过，留下的痕迹就或许是好多层石墨烯。 这种只要一个原子厚度的二维材料，一向被以为是假定性的结构，无法独自安稳存在。直至2004年，两位英国科学家成功地从石墨中别离出石墨烯，证明了其可以独自存在，并因而一起获得2010年诺贝尔物理学奖。 据我国电科55所所长、微波毫米波单片集成和模块电路要点试验室主任高涛博士介绍，石墨烯共同的结构让它具有更导电、更传热、更坚固、更透光等优异的电学、热学、力学、光学等方面的功能。轻浮、强韧、导电、导热……石墨烯这些特性赋予人们许多幻想空间。 石墨烯的特色首先是薄，可谓现在世界上最薄的材料，只要一个原子那么厚，约0.3纳米，是一张A4纸厚度的十万分之一、一根头发丝的五十万分之一。与此一起，石墨烯比金刚石更硬，透光率高达97.7%，是世界上最坚固又最薄的纳米材料。 一起，它又能导电。石墨烯的电子运转速度达1000千米/秒，是光速的1/300，十分合适制造下一代超高频电子器材。石墨烯仍是传导热量的高手，比最能导热的银还要强10倍。 石墨烯的特性，也体现得很“好玩”。比方当一滴水在石墨烯表面翻滚时，石墨烯能敏锐地“察觉”到纤细的运动，并发生继续的电流。这种特性给科学家供给了一种新思路——从水的活动中获取电能。比方，在雨天可以用涂有石墨烯的雨伞进行发电，或许可以做成活络的传感器材等。 “人类阅历了石器、陶器、铜器、铁器年代，正行进在以硅为首要物质载体的信息年代;而下一个量子年代哪种材料将锋芒毕露呢?很或许是石墨烯。”浙江大学高分子科学与工程学系教授高明说。 未来电动轿车运用石墨烯电池，花两三分钟就或许把电充溢 因为石墨烯的奇特功能，加上制备简洁、研讨视角多维，其运用潜力巨大、适用职业广大，成为抢眼的材料“新星”一点不古怪。石墨烯从发现到现在仅10余年的时刻，已获得了许多令人震慑的研讨效果，称得上是人类历史上从发现到运用最快的材料。 高明说，从材料化学视点看，石墨烯会带来资源、环境、化工、材料、动力、传感、交通机械、光电信息、健康智能、航空航天等范畴的改动或革新。我国石墨矿储量丰厚，约占全世界的75%，其高效开发将引起碳资源及我国大资源战略的新定位、新考虑、新规划。 石墨烯的工业化出产则将促进化工、机械、智造、自控等职业的技能前进。石墨烯的增加可以发生多功能复合材料，用来制造高功能电池、电容器。石墨烯传感器可以在生物检测、光电勘探方面大显神通，石墨烯及其它二维材料的异质叠合材料可制造高功能晶体管。 可以说，石墨烯技能将对咱们的吃、穿、住、行、用、玩都发生影响。石墨烯复合膜阻氧阻水功能好，可前进食物保质期;石墨烯纤维可制成发热服饰和医疗保健用品;石墨烯电热膜电热转化效率高，可逐渐替代暖气供热;石墨烯系列材料可用于轿车、火车等交通工具，石墨烯导热膜可用于手机高效散热…… 石墨烯另一个被寄予厚望的运用范畴是电能贮存。它的优势在于充电速度快，并且可以重复运用几万次。但现在石墨烯存储的电量不如电池多，还无法存储足够多的电能。未来，跟着充电设备的日益完善和相关技能的前进，电动轿车运用石墨烯电池，花两三分钟就或许把电充溢。 我国电科55所微波毫米波单片集成和模块电路要点试验室副主任孔月婵博士介绍说，石墨烯的电子运转速度是硅的十倍，由石墨烯制造的高频器材理论上作业频率可以到达硅的十倍乃至上百倍。石墨烯引发的技能很或许从人们常见的小小芯片开端。 此外，科研人员已完结柔性衬底晶体管的研发，正在测验柔性通讯电路的研发。未来不管是可以折叠的显现屏幕，仍是可以植入人体的可穿戴设备，都或许靠这样的石墨烯器材来完成。 高涛以为，即便在试验室条件下，石墨烯的奇特功能仍然没有彻底释放出来。因为技能层面还存在着不少应战，真实大面积运用还有很长的路要走。但经过加强需求和研讨的结合，不断在石墨烯材料的制备和器材研发方面获得重要打破，发明更多更新更具颠覆性的运用，石墨烯这种新一代战略性新式材料将会极大改动人们的生发日子。 国内石墨烯研讨与国外底子同步，有望在不久的将来构成石墨烯工业 石墨烯一向是世界上的研讨热门，并在不断升温。近几年来，全球石墨烯相关的论文和发明专利简直呈指数式增加，不只各类优异的物理化学功能被猜测、证明，并且由此生宣布许多详细的研讨方向。 据了解，许多国家正在抢夺石墨烯技能的制高点。欧盟石墨烯旗舰方案以石墨烯传感为首要研讨方向，美国正在测验使用石墨烯完成通讯的柔性化并获得了明显的效果，韩国继续支撑石墨烯柔性显现的研讨并制备出了演示产品。 高涛说，整体来讲，世界上石墨烯各项优异功能正逐渐从试验室研讨向产品运用过渡，一起一些潜在的功能或运用还在不断被开掘。但这个工程化是一个长时间而困难的进程，给我国完成赶超世界水平、占据技能制高点带来了绝好的机会。 高明以为，现在国内石墨烯研讨与国外底子同步，一些方面有原创和引领性效果。国内研讨侧重化学和材料，国外更偏机理和器材。国内石墨烯的研讨在理论研讨方面可说是已完成与世界先进水平“并跑”，论文、专利不管数量仍是质量都具有很强的世界竞争力。到2016年3月，我国石墨烯的专利总数占全世界的56%。与此一起，国家赞助了很多有关石墨烯的基础研讨项目，开始构成了政府、科研机构和厂商协同立异的产学研协作对接机制。 例如，清华大学开宣布米级石墨烯单晶薄膜的快速制备技能;我国电科55所研宣布了世界上最快的柔性石墨烯晶体管;浙江大学纳米高分子团队则经过近十年研讨，开宣布了石墨烯纤维、石墨烯接连拼装膜、石墨烯超轻气凝胶及石墨烯无纺布等。 受访专家指出，各个方向不断呈现令人惊喜的研讨效果，让人们对石墨烯的未来充溢等待。但整体来讲，石墨烯技能成熟度还比较低。关于石墨烯的开展，其限制要素或许说难点，首要在材料制备技能、全新规划理念和二维控制技能等方面。其间，高品质、大批量的石墨烯质料问题暂时没有底子处理，还需要进行很多技能攻关。有些技能如单层氧化石墨烯、石墨烯单晶等在试验室制备成功了，但完成工程化、接连性、低成本、高效安稳制备还有较长的路要走。只要真实高品质的石墨烯量产了，颠覆性运用才会呈现。 不过科学家们也比较达观，近两年石墨烯的可控低成本制备技能已获得了打破性开展，有望在不久的将来构成石墨烯工业。

在9月21-22日举办的“2006年铝应用高层研讨会”上，中国电子元件行业协会干事长陈忠逸在其题为《中国铝电解电容器生产及对铝的需求》报告中指出，全球铝电解容器行业是一个稳定增长的行业，年均增长速度在3-5%，在我国，铝电解电容器行业发展则十分迅速，目前我国电解电容器的产能和产量均已接近500亿只，占全世界总量近一半。近10年中，中国铝电解电容器产量以每年15%的增长率迅速发展，而中国在全球铝电解电容器市场中所占比例也从1997年的26%增长到2005年的49%。　　 　　陈忠逸干事长亦指出，市场对铝电解电容器的需求在家电等稳定增长的传统行业的带动下大幅增加，另外，国内新兴电子整机行业如计算机、移动电话、汽车电子、通讯设备等行业的发展也对铝电解电容器的消费产生了很大的推动。现在铝电解电容器产品在保证家电类整机市场需求的同时，逐步向工业投资类的市场拓展，高频、低阻、耐大纹波流、宽温度、长寿命的新品不断研发成熟，片式铝及中高压电容器消费量也在逐年提高。

牌号化学成分材料状态抗拉强度σb/Mpa伸长率δ（%）不小于H62应符合GB/T5232-1985中的规定半硬（Y2）37520H62应符合GB/T5232-1985中的规定硬（Y）41010-----　　注：1.厚度≥0.5mm的带材的拉力试验结果应符合表列要求。　　2.此项试验须在合同中注明方予进行。function fontZoom(size){GE('content').style.fontSize=size+'px';}function ImgZoom(Id)//重新设置图片大小 防止撑破表格{//alert(Id.width);var w = Id.width;var m = 680;if(w{return;}else{var h = Id.height;Id.height = parseInt(h*m/w);Id.width = m;}}window.onload = function(){var Imgs = GE("content").getElementsByTagName("img");var i=0;for(;i{ImgZoom(Imgs[i]);}}.

石墨烯从其诞生至今不过10年光景。2004年为石墨烯科学研究的萌芽阶段，随后即进入快速成长阶段;从2008年开始，尤其是在2010年石墨烯发明者获得了诺贝尔奖之后，关于石墨烯的基础科研工作开展得如火如荼。 下文从专利分布、研究机构分布、研究领域分布和主要研究成果等方面梳理目前石墨烯的基础科研动向。 一、专利分布 目前全球共有超过200个机构和1000多名研究人员从事石墨烯技术的开发和研究，其中包括三星、IBM等科技巨头。我们通过最近几年的专利申请情况对目前石墨烯的研究进展进行概览。从专利申请总量来看，2010年以来全球石墨烯专利申请总量呈爆发式增长;2012年全球石墨烯专利申请量已经达到3500个，可见目前全球范围内正在掀起石墨烯研究与开发的高潮。 从石墨烯专利申请国别分布来看，2013年全球石墨烯专利申请量最大的是中国，其次为美国、韩国和日本。在石墨烯相关论文方面，欧盟排名第一，2013年共发表了7800篇论文;就国别而论，依然是中国排名第一，共发表了6649篇论文。 总体而言，目前中国已经处在石墨烯研究的前沿阵地;但是，从研究深度和创新性而言，非常核心的技术和创新性技术中国仍未掌握。二、研究机构分布 从事石墨烯研究的机构比较广泛，包括学术研究机构、企业、个人和政府层面。比较普遍的研究模式是学术研究机构与企业的合作，例如韩国三星与韩国成均馆大学合作对石墨烯的制备基础方法和应用开展研究。 从研究机构专利数量口径看，在前十名中，有4家机构来自韩国，4家来自中国，2家来自美国。并且，6家机构都是科研院所或独立科研机构，4家为企业。其中，专利数量最多的是韩国三星电子，其专利申请数量为210个，占全球总量的7.3%，其研究范围涵盖了石墨烯制备方法和在显示屏、锂电池领域的应用;其次为韩国成均馆大学、浙江大学、IBM、清华大学等。三、研究领域分布 从石墨烯研究领域分布看，全球研究热点主要在材料的导电性、导热性、石墨烯的制备研究、纳米材料研究等。 中国石墨烯研究热点主要分布石墨烯纳米复合材料、石墨烯制备、石墨烯电极等方向。我们统计了前20位主要研究机构的重点研究领域，发现研究热点分布于：(1)复合材料;(2)碳纳米管;(3)电容器;(4)传感器;(5)晶体管;(6)透明电极;(7)锂电池;(8)燃料电池。上述研究大多属于石墨烯应用，而关于石墨烯的制备改进工艺或者大规模量产石墨烯的基础研究非常少。 四、最新研究成果 在石墨烯制备方面，最新的研究成果是在生成单晶石墨烯的方法上，目前有两种方法已经能获得直径约为1mm的单晶石墨烯和直径为25px的单晶石墨烯，但是这两种方法各有优劣。 在石墨烯应用方面，最新的研究成果包括把作为光敏元件(PD)的光增益提高到了原来的约1000倍、提高柔性湿度传感器的响应时间等。在锂电池、半导体、传感器、无线通讯、电容器、电子元件、海水淡化等多个领域都有重大突破。 在众多最新研究成果中，属于中国研究机构的成果依然稀少，印证了前文中我们提到的，虽然中国在专利申请和论文发表方面在国际领先，但是在真正的研究前沿方面距离美国、日本和韩国等国家仍有一定差距。

水性涂料是国家发起开展的环境友好型涂料，但某些功用尚不及相应的溶剂型涂料，影响其开展。石墨烯具有共同功用，可改善水性涂料功用，促进其开展，给涂料作业者带来新的等待。石墨烯在涂猜中运用首先是改性溶剂型涂料，但用于改性水性涂料也有显着开展。改性办法可用共混法复合改性，也可用原位聚合和溶胶-凝胶技能复合法改性，还可用偶联剂润饰，一同实施不同的功用改性。 1 用钛酸酯偶联剂润饰水涣散改性石墨烯 按通用办法将石墨制成氧化石墨烯，向氧化石墨烯涣散液内分别参加钛酸酯和，在水浴加热法下发作反响，使氧化石墨烯复原并一同嫁接上钛酸酯偶联剂分子。将取得的混合液进行后处理和真空枯燥，得到粉末状改性石墨烯。 因为钛酸酯偶联剂对氧化石墨烯进行了表面润饰，不再发生聚会，故石墨烯水涣散体稳定性高，可长期储存，合适用于复合材料及涂层材料的制备。制备工艺简洁，出产效率高，出产进程和产品均能契合环保要求。 2 石墨烯与基体树脂共混复合水性涂料 2.1 水性导电涂料 石墨烯/聚酯树脂复合水性导电涂料。用Hummers法制备氧化石墨烯，经两步化学复原法得到有机分子润饰的石墨烯水溶液，参加聚酯、助剂和交联剂、催化剂，经液态共混，制备得到水性导墨烯涂料。该涂料具有高导电功用和力学功用，可运用于电磁屏蔽、抗静电、防腐、散热、耐磨及电子线路等范畴，具有广泛的运用价值。 2.2 石墨烯改性水性环氧树脂耐磨玻璃涂料 石墨烯改性的耐磨水性玻璃涂料由两组分组成，榜首组分为基体成膜物，第二组分为固化剂。其间榜首组分包含改性环氧树脂20%～40%、助剂0.5%～7%、氧化石墨烯0.1%～5%、偶联剂1%～2%，其他为水(均为质量分数);第二组分是胺类固化剂。在运用前将两组分混合，其间第二组分占混合物质量分数的3%～30%。该涂料具有硬度高、耐磨性好、与玻璃基底亲和力与附着力强、耐水、耐乙醇性好，且契合环保要求。别的制备办法简洁，具有重要的商业化运用价值。 2.3 石墨烯改性酸酯聚合物水泥防水涂料 用Hummers法制备的氧化石墨烯参加酸酯类聚合物乳液中，参加选用的助剂，按份额参加水泥，拌和涣散，制成氧化石墨烯改性的聚合物水泥防水涂料。该涂料显着增加了酸酯类聚合物乳液成膜的抗拉强度;进步了耐水性;此外，氧化石墨烯丰厚的含氧官能团能够调理水泥水化产品晶体的成长，进步其抗拉强度和耐性。故氧化石墨烯改性的聚合物水泥防水涂料具有杰出的耐久性、抗渗性以及物理力学功用，运用远景宽广。 2.4 石墨烯改性聚酯树脂复合水性涂料 2.4.1 石墨烯/水性聚酯纳米复合乳液 将真空脱水的聚醚多元醇(N210)和TDI反响制得聚酯预聚体，参加二羟甲基引进亲水羧基，加中和盐基化，参加氧化石墨烯水溶液、去离子水和乙二胺进行乳化反响，减压蒸馏出后，滴加维生素C溶液进行原位复原反响，得到石墨烯/水性聚酯纳米复合乳胶树脂。该乳胶树脂可运用于静电防护、防腐涂层、建筑涂料等范畴，本发明工艺简洁、环保、合适大规模出产。 2.4.2 石墨烯/TiO2复合材料改性水性聚酯抗菌涂料 纳米TiO2作为光催化纳米材料的一种，有抗菌灭菌效果，但它关于可见光吸收率较低，纳米粒子趋向于集合，大大降低了其灭菌效果。在含纳米TiO2抗菌涂猜中，引进5%以下的石墨烯，显着进步涂料对可见光吸收率，并加强纳米TiO2的光催化活性和抗菌、灭菌才能，使改性后的水性聚酯在抗菌灭菌归纳功用方面有很大进步。而且具有杰出的表面功用、耐水性和力学功用。 3 石墨烯/聚酯原位聚合的水性导电涂料 石墨烯比较传统的碳系导电填料(炭黑、石墨、碳纳米管、碳纤维等)具有愈加优异的导电性及机械功用。 用二元胺对氧化石墨烯进行基化改性，后用化学复原康复石墨烯的共导电系统，使用石墨烯表面的—NH与—NCO封端的水性聚酯原位聚合，制得含石墨烯的水性聚酯导电涂料。 该导电涂料具有防辐射、抗静电、防腐蚀、耐磨等特性，可用于高分子材料、金属材料、纺织材料表面等方面。 4 用溶胶-凝胶技能制备改性石墨烯/水性聚酯纳米复合涂料 中国科技大学Xin Wang等于2012年在《Surface& CoatingsTechnology》上宣布了他们的研讨论文：用溶胶-凝胶技能制备改性石墨烯/水性聚酯复合纳米涂料，分3部分： (1)硅烷改性石墨烯纳米薄膜制备。用Hummers法制备氧化石墨烯(GO)，然后对GO水涣散体用化学复原成GNS，再用DCC(N,N'-二环己基碳化二亚胺)和3-基丙基三乙氧基硅烷(APTES)功用改性，用超声波涣散1h，在70 ℃下拌和反响24 h，经后处理得到APTES功用改性的石墨烯纳米膜f-GNS。 (2)硅烷APTES封端的水性聚酯(WPU)制备。用异佛尔酮二异酸酯(IPDI)、聚氧化丙二醇、一缩二乙二醇和三羟甲基混合多元醇组成PU预聚物，再和二羟甲基反响，然后加APTES反响，得到APTES封端的水性聚酯(WPU)，产率86.3%，数均分子量28600(GPC测定)。 (3)溶胶-凝胶技能制备f-GNS/WPU纳米复合涂料。凭借超声波将f-GNS粉末涣散在去离子水中制成悬浮液，将APTES封端的WPU参加其间一同混合，用调理pH值，制成f-GNS/WPU纳米复合涂料。 用1H-NMR、FTIR、XPS、GPC、AFM、HRTEM等表征了GO、f-GNS的结构，根本验证了图1所示的分子结构式与反响进程，及f-GNS/WPU纳米复合涂料产品结构和组成。纳米复合物中的T1、T2和T3代表了单、二和三替代的硅烷键合，证真实APTES封端的WPU和f-GNS相邻的硅氧烷分子之间缩聚反响，构成共价键。 5 结 语 5.1 石墨烯具有共同功用，研制热潮在全球突起 石墨烯是当今世界发现的“至薄”的晶体材料，厚度只要1个碳原子，也是“至坚”材料之一，并具有高导电性、高导热性。猜测在航空航天、世界勘探、海洋开发、国防工业、国民经济各方面具有不可估量的运用远景，研讨热潮在全球突起，国内也起步不俗，开展较快。 5.2 石墨烯在改性涂料功用方面展现了新的远景 对石墨烯在导电、防腐、阻燃、导热和高强度等功用涂猜中都具有十分诱人的潜在远景。 石墨烯与各种涂料树脂经过物理共混、原位聚合和溶胶-凝胶技能等法复合;或用偶联剂润饰，或选用原位聚合等工艺。这些工艺在改性水性涂猜中均证明可行，且功用改善显着。水性涂料经石墨烯改性，其功用有望“更上一层楼”，其进一步开展可期。 5.3 石墨烯改性涂料研制脚步初迈，要正确促进石墨烯出产及运用的开发热潮继续升温，但应镇定对待。 对出产厂商而言，石墨烯出产技能是否到达世界最先进，是否契合清洁文明出产工艺要求，本钱是否合理，有许多技能作业要做。石墨烯在涂猜中的运用，国内有不少研讨作业和专利宣布，开展势头较好，但不能说“已入胜境”。石墨烯和涂料树脂复合办法、助剂挑选、功用性改善，研制的空间都很大。国内宣布石墨烯改性水性涂料的作业和专利多是实验室效果，要到达有用并产业化，要更多投入，有许多研制作业要做。

导读前不久，任正非在承受媒体采访时宣称，未来10至20年内会迸发一场技能，“我以为这个年代将来最大的推翻，是石墨烯年代推翻硅年代”，“现在芯片有极限宽度，硅的极限是七纳米，现已接近鸿沟了，石墨是技能前沿”。这儿说到的石墨烯，终究是何方神圣？它真的能带来推翻吗？扫描电镜下的石墨烯，显现出其碳原子组成的六边形结构。图片来历：Lawrence Berkley National Laboratory石墨烯——一种只需一个原子厚的二维碳膜——确实是种令人惊奇的材料。尽管姓名里带有石墨二字，但它既不依靠石墨储量也彻底不是石墨的特性：石墨烯导电性强、可弯折、机械强度好，看起来颇有未来奇特材料的风仪。假如再把它的潜在用处开个清单——维护涂层，通明可弯折电子元件，超大容量电容器，等等——那简直是改动国际的发明。连2010年诺贝尔物理学奖都颁发了它呢！其实就在2012年，因石墨烯而取得诺贝尔奖的康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）和他的搭档曾经在《天然》上发表文章评论石墨烯的未来，两年来的开展也根本证明了他们的猜测。他以为作为一种材料，石墨烯“出路是光亮的、路途是曲折的”，尽管将来它或许能发挥严重效果，可是在战胜几个严重困难之前，这一场景还不会到来。更重要的是，考虑到工业更新的巨大本钱，石墨烯的优点或许不足以让它简略地代替现有的设备——它的真实远景，或许在于为它的共同特性量身定做的全新运用场合。 石墨烯终究是什么？ 石墨烯是人们发现的第一种由单层原子构成的材料。碳原子之间彼此连接成六角网格。铅笔里用的石墨就适当于许多层石墨烯叠在一起，而碳纳米管就是石墨烯卷成了筒状。石墨、石墨烯、碳纳米管和球烯之间的联系。图片来历：enago.com由于碳原子之间化学键的特性，石墨烯很坚强：能够曲折到很大视点而不开裂，还能反抗很高的压力。而由于只需一层原子，电子的运动被约束在一个平面上，为它带来了全新的电学特点。石墨烯在可见光下通明，但不透气。这些特征使得它十分合适作为维护层和通明电子产品的质料。 可是合适归合适，真的做出来还没那么快。 问题之一：制备方法。       许多项研讨向咱们展示了石墨烯的惊人特征，但有一个圈套。这些美好的特性对样品质量要求十分高。要想取得电学和机械功能都最佳的石墨烯样品，需求最费时吃力费钱的手法：机械剥离法——用胶带粘到石墨上，手艺把石墨烯剥下来。诺沃肖洛夫团队捐赠给斯德哥尔摩的石墨、石墨烯和胶带。胶带上的签名“Andre Geim”就是和诺沃肖洛夫一起取得诺贝尔奖的人。图片来历：wikipedia尽管所需的设备和技能含量看起来都很低，但问题是成功率更低，弄点儿样品做研讨还能够，工业化出产？恶作剧。要论工业化，这手法毫无用处。哪怕你把握了全国际的石墨矿，一天又能剥下来几片……        当然现在咱们有了许多其他方法，能增加产值、降低本钱——费事是这些方法的产品质量又掉下去了。咱们有液相剥离法：把石墨或许相似的含碳材料放进表面张力超高的液体里，然后超声轰炸把石墨烯雪花炸下来。咱们有化学气相堆积法：让含碳的气体在铜表面上冷凝，构成的石墨烯薄层再剥下来。咱们还有直接成长法，在两层硅中间直接设法长出一层石墨烯来。还有化学氧化还原法，靠氧原子的刺进把石墨片层别离，如此等等。方法有许多，也各自有各自的适用范围，可是迄今为止还没有真的能合适工业化大规模推行出产的技能。        这些方法为什么做不出高质量的石墨烯？举个比如。尽管一片石墨烯的中心部分是完美的六元环，但在边际部分往往会被打乱，成为五元或七元环。这看起来没啥大不了的，可是化学气相堆积法发生的“一片”石墨烯并不真的是完好的、从一点上成长出来的一片。它其实是多个点一起成长发生的“多晶”，而没有方法能确保这多个点长出来的小片都能完好对齐。所以，这些变形环不光散布在边际，还存在于每“一片”这样做出来的石墨烯内部，成为结构缺点、简略开裂。更糟糕的是，石墨烯的这种开裂点不像多晶金属那样会自我愈合，而很或许要一向延伸下去。成果是整个石墨烯的强度要折半。材料是个费事的范畴，想鱼与熊掌兼得不是不或许，但必定没有那么快。显微镜下的一块石墨烯，伪色符号。每一“色块”代表一片石墨烯“单晶”。图片来历：Cornell.edu 问题之二：电学功能。       石墨烯一个有远景的方向是显现设备——触屏，电子纸，等等。可是现在而言石墨烯和金属电极的接触点电阻很难抵挡。诺沃肖洛夫估量这个问题能在十年之内处理。       可是为啥咱们不能爽性扔掉金属，全用石墨烯呢？这就是它在电子产品范畴里最丧命的问题。现代电子产品全部是建筑在半导体晶体管之上，而它有一个要害特点称为“带隙”：电子导电能带和非导电能带之间的区间。正由于有了这个区间，电流的活动才干有非对称性，电路才干有开和关两种状况——可是，石墨烯的导电功能真实太好了，它没有这个带隙，只能开不能关。只需电线没有逻辑电路是毫无用处的。所以要想靠石墨烯发明未来电子产品，代替硅基的晶体管，咱们有必要人工植入一个带隙——可是简略植入又会使石墨烯损失它的共同特点。现在针对这个范畴的研讨确实不少：多层复合材料，增加其他元素，改动结构等等；可是诺沃肖洛夫等人以为这个问题要真实处理，还要至少十年。 问题之三：环境危险。       石墨烯工业还有一个意想不到的费事：污染。石墨烯工业现在最老练的产品之一或许是所谓“氧化石墨烯纳米颗粒”，它很廉价，虽不能用来做电池、可弯折触屏等高端范畴，作为电子纸等用处却是适当不错；可是这东西对人体很或许是有毒的。有毒没关系，只需它老老实实呆在电子产品里，那就没有任何问题；可是前不久研讨者刚发现它在地表水里十分安稳、极易分散。尽管现在对它的 环境影响下断语还为时太早，但这确实是个潜在问题。 所以，石墨烯的命运终究怎么？       鉴于曩昔几个月里学界并无新的突破性发展，近来它的这波突发性“炽热”，恐怕本质上仍是本钱运转的炒作成果，应审慎对待。作为工业技能，石墨烯看起来还有许多未能战胜的困难。诺沃肖洛夫指出，现在石墨烯的运用仍是受限于材料出产，所以那些运用最初级最廉价石墨烯的产品（比如氧化石墨烯纳米颗粒），会最早问世，或许只需几年；可是那些依靠于高纯度石墨烯的产品或许还要数十年才干开发出来。关于它能否代替现有的产品线，诺沃肖洛夫仍然心存疑虑。 另一方面，假如商业范畴过度夸张其奇特之处，或许会导致石墨烯工业变成泡沫；一旦决裂，那么或许技能和工业的发展也无法解救它。科学作者菲利普·巴尔曾经在《卫报》上撰文《不要希望石墨烯带来奇观》，指出一切的材料都有其适用范围：钢坚固而沉重，木头简便但易腐，就算看似“全能”的塑料其实也是种种截然不同的高分子各显神通。石墨烯一定会发挥巨大的效果，可是没有理由以为它能成为奇观材料、改动整个国际。或许，用诺沃肖洛夫自己的话说：“石墨烯的真实潜能只需在全新的运用范畴里才干充沛展示：那些设计时就充沛考虑了这一材料特性的产品，而不是用来代替现有产品里的其他材料。” 至于眼下的可打印、可折叠电子产品，可折叠太阳能电池，和超级电容器等等新范畴能否发挥它的潜能，就让咱们平心静气拭目而待吧。

石墨烯是一种二维晶体，石墨烯独特的结构使它具有优异的电学、力学、热学和光学等特性，例如石墨烯具有100倍于硅的超高载流子迁移率、高达130GPa的强度、很好的柔韧性和近20%的伸展率、超高热导率、高达2600m2/g的比表面积，并且几近透明，在很宽的波段内光吸收只有2.3%。这些优异的物理性质使石墨烯在射频晶体管、超灵敏传感器、柔性透明导电薄膜、超强和高导复合材料、高性能锂离子电池和超级电容器等方面展现出巨大的应用潜力。 尽管石墨烯还没有实现大规模的产业化，但是，市场对于石墨烯的应用十分看好，就目前的研发成果显示，未来石墨烯将广泛应用于以下四大领域。 1.电子材料领域 作为电极材料，石墨烯是绝佳的负极材料，被认为是可以替代硅的芯片材料。另外，石墨烯在柔性屏幕、可穿戴设备、太阳能充电等领域的应用还有待挖掘。 据悉，英国曼彻斯特大型已经开发出仅有10至40个原子厚度的石墨烯LED屏幕，拥有超薄、可弯曲的特性。这意味着未来，电子设备的屏幕可以进一步降低厚度、更为灵活，甚至实现整体柔性化。 石墨烯在可穿戴设备领域也具有一定应用空间。例如，爱尔兰科学家正在开发基于石墨烯的灵活可穿戴传感器，并发现该传感器能够检测到用户最细微的动作，包括跟踪呼吸和脉搏。另外，该传感器还能实现自供电，也许未来能够应用在智能服装中。 2.散热材料领域 金属材料在散热应用方面存在难于加工、耗费能源、密度过大、导电、易变形以及废料难回收等诸多问题，几乎没有太大的降价空间。而纳米石墨烯导热塑料如应用在LED灯具等产品的散热上，其系统成本至少可以降低30%。石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的纳米新材料，是目前人类所发现的几乎完美的平面原子结构，其出色的导电、导热以及散热性能让各行各业均对其寄予厚望。 石墨烯是二维的单层碳原子晶体，与三维材料相比，其低维结构可显著削减晶界处声子的边界散射，并赋予其特殊的声子扩散模式。石墨烯所具有的快速导热与散热特性使得石墨烯成为极佳的散热材料，可用于智能手机、平板电脑、大功率节能led照明、卫星电路、激光武器等的散热。 3.生物医学领域 石墨烯具有突出的力学性能和生物相容性，将其作为增强填料可显著提高生物材料的力学性能。 生物传感器是生命分析化学及生物医学领域中的重要研究方向，已广泛应用于临床疾病诊断和治疗研究。石墨烯制成的生物传感器对生命分析领域的快速发展具有重要现实意义。在基因组测序技术领域，最近成功开发出来的DNA感测器，是一种以石墨烯为基础的场效应类晶体管设备，能探测DNA链的旋转和位置结构。该感测器利用石墨烯的电学性质，成功实现检测DNA序列的微观功能。 4.军工领域 从中国石墨烯产业技术创新战略联盟(简称联盟)获悉，为促进石墨烯在军工领域的推广应用，2015年1月16日，联盟将举行军工应用委员会成立授牌仪式。 我国政府和国防军工方面的领导和专家对石墨烯在军工领域的应用前景十分关注。据悉，今年年初，在哈尔滨召开的“石墨烯军工应用技术研讨会”上，总装备部、国防科工局、各军工集团相关领导、专家，以及石墨烯产业领域专家与企业家、军工及民口配套单位代表共同研讨石墨烯在军工方面的应用前景。 由于石墨烯具有高导电性、高韧度、高强度、超大比表面积等特点，业内人士认为，石墨烯在航天军工等领域有广泛应用。据悉，我国科学家发现石墨烯可做太空动力源。通过对石墨烯在光作用下的运动现象的研究表明，石墨烯材料可将光能直接转化为动能，这标志着石墨烯材料将成为一种新的动力来源，这种动力源将远高于光压现象所产生的动力源。未来，石墨烯可能为星际探索、卫星变轨等提供无尽的动力。 结语 石墨烯由于优越的特性，业内预计未来5至10年，全球石墨烯产业规模会超过1000亿美元。更有乐观者认为，石墨烯的市场潜在规模至少在万亿元以上。就目前情况来讲，石墨烯市场化的最大阻碍是市场需求和价格，石墨烯未来产业化之路遥遥，需要政府的支持，和研发人员的开拓创新，相信通过共同努力，石墨烯将在更多的领域大放异彩。

石墨烯(Graphenes)：是一种二维纳米碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯的总称。石墨烯具有完美的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层。碳原子之间由s键衔接，结合办法为sp2杂化，这些s键赋予了石墨烯极端优异的力学性质和结构刚性。 1、石墨烯的根本特性和制备办法 石墨烯(Graphenes)：是一种二维纳米碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯的总称。石墨烯具有完美的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层。碳原子之间由s键衔接，结合办法为sp2杂化，这些s键赋予了石墨烯极端优异的力学性质和结构刚性。 石墨烯是已知的世上最薄、最坚固的纳米材料，它几乎是彻底通明的，只吸收2.3%的光;导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子搬迁率超越15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约1Ω·m，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子搬迁的速度极快，因而被等待可用来开展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。因为石墨烯实质上是一种通明、杰出的导体，也合适用来制作通明触控屏幕、光板、乃至是太阳能电池。图1 石墨烯的结构示意图 石墨烯首要制备办法图2 石墨烯制备办法优缺点比较 制备石墨烯常见的办法为液相剥离法、氧化复原法、SiC外延生长法和化学气相堆积法(CVD)。液相剥离法是在溶液中首要依托机械力的作用，战胜石墨层间的范德华力，将体相石墨剥离成单层或少层石墨烯的办法。现在最常用的剥离设备是超声发生器，存在扩大难、功率低及石墨烯层数较厚等问题。 氧化复原法是经过将石墨氧化，增大石墨层之间的距离，再经过物理办法将其别离，最终经过化学法复原，得到石墨烯的办法。这种办法操作简略，产值高，可是产品质量稍差。一般运用的剥离设备是超声发生器，氧化复原设备是反应釜，导致扩大难及氧化复原功率低一级问题。 SiC外延法是经过在超高真空的高温环境下，使硅原子提高脱离材料，剩余的C原子经过自组方式重构，然后得到根据SiC衬底的石墨烯。这种办法能够获得高质量的石墨烯，可是这种办法对设备要求较高。 CVD法是现在最有或许完成工业化制备高质量、大面积石墨烯的办法。这种办法制备的石墨烯具有面积大和质量高的特色，但现阶段本钱较高，工艺条件还需进一步完善。这些办法中最有或许规模化的低本钱制备办法是液相剥离法和氧化复原法。 2、超重力氧化复原法制备石墨烯 2.1 超重力技能介绍： 超重力技能是使用旋转填充床(RPB)发生的比地球重力大得多的超重力环境，强化物质的传递、混合、传热及化学反应的技能。 自世纪面世以来，在国内外遭到广泛的注重，因为它的广泛适用性以及具有传统设备所不具有的体积小、重量轻、能耗低、易工作、易修理、安全、牢靠、灵敏以及更能适应环境等长处，使得超重力技能在化工、环保、材料等工业领域中较广泛应用。 超重力工程技能的特色：具有微观混合特性;具有极大的强化传质特性;能发生均匀而有梯度的剪切作用;扩大作用不明显等。图3 年产1万吨超重力法纳米碳酸钙出产线 2.2 超重力氧化复原法制备石墨烯：图4 超重力氧化复原法制备石墨烯研讨布景图5 超重力氧化复原法制备石墨烯根本工艺 2.3 超重力法氧化石墨剥离技能 (1)剥离时刻对氧化石墨烯功能影响：图6 不同剥离时刻制备的氧化石墨烯对MB染料吸附曲线图7 不同剥离时刻制备的氧化石墨烯TEM相片 (2)氧化石墨溶液浓度对氧化石墨烯功能的影响图8 不同氧化石墨溶液浓度制备的氧化石墨烯对MB染料吸附曲线图9 不同溶液不同氧化石墨溶液浓度制备的氧化石墨烯层数示意图 由图9标明：G峰的波数越高，层数越少，G’峰的波数越低，层数越少。D峰和G峰的强度比ID/IG数值越大，缺点程度越高 (3)旋转床办法和超声法制备氧化石墨烯功能比照图10石墨烯循环伏安曲线图(a)经旋转床剥离后制备石墨烯CV曲线;(b)经超声剥离后制备石墨烯CV曲线;(c)两种办法制备石墨烯在10mV/s下CV曲线 成果显现：旋转床办法制备的石墨烯比电容量为225F/g，而超声办法制备为175 F/g。图11 两种办法制备的石墨烯沟通阻抗值比较 旋转床制备的石墨烯沟通阻抗值约为7.5Ω，超声反应釜制备的石墨烯沟通阻抗值约为14Ω，阻抗值更小，导电率更大，选用四探针法测定的石墨烯均匀电导率，RPB剥离的为312.8S/m，超声反应釜的为278.1 S/m 。 2.4 超重力复原技能 (1)温度对超重力复原法制备石墨烯的影响图12 不同复原温度下制备石墨烯的CV曲线图13 不同复原温度下制备石墨烯的EIS曲线 (2)不同复原剂品种对制备石墨烯功能的影响不同复原剂制备石墨烯TEM相片不同复原剂制备石墨烯红外光谱相片 图14不同复原剂品种对制备石墨烯功能的影响 由图14能够看出，VC(抗坏血酸)和复原作用较好，复原程度较高，含氧基团特征峰强度低 。 (3)超重力法和惯例办法复原氧化石墨烯的作用比照图15 超重力法和惯例法制备石墨烯XPS成果比照 小结：3、超重力液相剥离法制备石墨烯图16 超重力液相剥离法制备石墨烯设备图17 超重力液相剥离法制备石墨成果 横向尺度150nm, 厚度3-9层，浓度：0.3mg/ml; 产率：3%; 溶剂为水 4、总结 (1)超重力氧化复原法制备石墨烯具有产品质量高，出产功率高，易产业化的特色。 (2)超重力直接剥离法具有本钱低，产品质量好，易产业化的特色。 (3)这种技能也有望用于其它层状材料,如：高岭土、蒙脱土、云母等的剥离及深加工，欢迎合作开发。

2017年能够说是有史以来环保查得最严的一年，8月7日，第四批中心环境保护监察发动。此前，中心环保监察组现已进行了三批监察。为什么本年环保查的这么严呢?近年来，跟着我国经济的飞速发展，环境污染问题现已不容忽视，防治污染刻不容缓。其间水资源的污染更是不容小觑，废水的管理也成为专家学者的要点研讨课题之一。那么被誉为21世纪的“奇特材料”的石墨烯对处理废水有哪些协助呢? 石墨烯是仅由一个原子厚度的碳原子构成的蜂窝状的二维平面碳纳米材料，表面没有活性基团，所以不能直接吸附水合金属离子或金属离子与简略阴离子的合作物，在石墨烯片层上复合一种其它的材料，组成多功用的石墨烯复合材料，能够大大缓解石墨烯简单聚会的状况，还能供给更优异的功用。还有石墨烯的一些衍生物也能够到达比石墨烯更好的吸附作用，下面就介绍几种石墨烯材料在废水中的用处。 1、石墨烯复合材料在染料废水处理中的运用 石墨烯复合材料不只能够处理石墨烯易于聚会的问题进而加速吸附染料的速率，并且赋予了材料新的功用。将用处理过的氧化石墨烯与金属离子溶液反响制备了石墨烯/Fe3O4复合材料，该材料不只能够有用吸附罗丹明B、酸性蓝、孔雀绿等多种染料，并且该材料在400℃条件下煅烧后能够重复运用，是处理染料废水的杰出材料之一。 2、氧化石墨烯在造纸废水中的运用 氧化石墨烯是石墨烯的一种常见的衍生物，其表面和边际具有很多的羟基、羧基及环氧基等含氧基团，具有杰出的化学稳定性、较强的亲水功用和优异的抗污染才能。氧化石墨烯能很好的涣散在水中，可经过真空抽滤、滴涂、旋涂、浸涂等传统办法在载体上构成由氧化石墨烯单原子薄片堆叠的层状别离膜。而相邻氧化石墨烯片层之间可构成具有选择性的二维通道，该通道与氧化石墨烯边际及其片上孔洞、缺点彼此贯穿，构成网络，构成传输途径，水分子能够以单分子层的方式无冲突地经过，一起氧化石墨烯片层间存在较强的氢键，使氧化石墨烯膜具有杰出的力学功用。以氧化铝陶瓷为基底，经过浸渍法制备完好的氧化石墨烯。用于处理造纸芬顿氧化出水，通量为3.10 kg/m2h，Mg2+、Ca2+和SO42-离子的去除率别离能到达71%、70%和54%，且具有较好的稳定性和抗污染才能。 3、氧化石墨烯对重金属离子的吸附 氧化石墨烯表面的含氧基团使得它具有杰出的亲水性，并且含氧基团能够和金属离子发作作用，然后能够别离富集水相中的金属离子。废水中常见重金属离子，其毒性大、散布广、含量低、不易降解，长时间在环境中涣散存在，终究经过生物富集作用被迫植物吸收，经过食物链进入人体，对人类的生计和健康发生严峻的影响。吸附是现在常用的一种处理办法，而吸附的功用决议了深度处理的作用。研讨标明，相同条件下，片状氧化石墨烯、碳纳米管和活性炭对Cu2+的富集量别离为46.6 mgCu/g、28.5 mgCu/g、和4~5 mgCu/g，显示出石墨烯的杰出吸附功用。  石墨烯因具有巨大的比表面积而展现出极强的吸附才能，能够被广泛运用于吸附水溶液中各类分子或离子。而单一的石墨烯因其聚会现象导致吸附才能低下，吸附平衡过久。可是石墨烯的复合材料和其衍生物能够处理这些问题。不过石墨烯载体材料在吸附运用方面还处于探究阶段，还有许多问题需求处理，例如进一步研讨石墨烯材料的循环运用，在研讨富集的一起研讨解吸进程，下降材料运用本钱。

不久前，LED用高导热石墨烯复合材料、石墨烯防弹材料等20余种石墨烯产品在青岛举行的2015我国国际石墨烯立异大会上被推出。石墨烯产品正快速从实验室走入百姓生活中，也由此引发了新一轮石墨烯工业化热潮。 中新网12月20日电不久前，LED用高导热石墨烯复合材料、石墨烯防弹材料等20余种石墨烯产品在青岛举行的2015我国国际石墨烯立异大会上被推出。石墨烯产品正快速从实验室走入百姓生活中，也由此引发了新一轮石墨烯工业化热潮。 12月20日，京津冀石墨烯工业展开联盟在北京五洲大酒店正式建立。该联盟在我国石墨烯工业技能立异战略联盟、唐山国家高新技能工业开发区等单位的联合支撑下，由中关村华清石墨烯工业技能立异联盟、东旭光电、清华大学、北京大学、中科院国家纳米研究中心、天津大学、河北工业大学等单位联合主张。 会上，河北省工业和信息化厅厅长邹平现场宣读了建立京津冀石墨烯工业化展开联盟的批复，清晰表态对京津冀石墨烯工业展开联盟建立的支撑。联盟建立后，河北省工业和信息化厅将重视和辅导其建造，极大提升了联盟含金量。 与此一起，在石墨烯工业化上很早就开端探究和布局的东旭光电也是本次联盟的主张单位之一。关于其工业位置，我国石墨烯工业技能立异战略联盟秘书长李义春标明：“现在，东旭光电已成为石墨烯工业展开出资布局的领军厂商。” 政府支撑京津冀石墨烯工业展开 石墨烯因奇特的特性和使用的广泛，被科学家预言将“彻底改变21世纪”。这也为其迎来了方针的“春天”——“十三五”规划主张清晰提出将加速打破新材料等范畴的中心技能，工信部等部委也联合发布了《关于加速石墨烯工业立异展开的若干定见》，提出要将石墨烯工业打造成先导工业。 定见提出，到2020年构成完善的石墨烯工业系统。一起，打造若干家具有中心竞争力的石墨烯厂商，建成以石墨烯为特征的新式工业化工业演示基地。 “正承意于此，咱们决议主张建立京津冀石墨烯工业联盟，以加速京津冀区域石墨烯工业展开。”大会安排方介绍说，该联盟将进一步整合京津冀石墨烯工业资源，大力构建以厂商为主体、商场为导向、产学研相结合的石墨烯全工业链的工业集合区。 该人士进一步解释道，经过联盟的带动效果，一致和谐三地资源。如在京津冀区域内和谐安排厂商联合展开有商场潜力的石墨烯工业使用技能，集合、打破工业要害和共性难题，进步工业立异才能和竞争才能，促进我国石墨烯工业满意国内高技能范畴的火急需求，扩展工业使用范畴，推动全工业链的展开。 在京津冀石墨烯工业展开联盟中，河北省工信厅与唐山市政府将扮演重要人物。在同等条件下将优先在方针、资金、人才等方面给予石墨烯工业支撑，一起，还将鼓舞省内外石墨烯范畴厂商、高等院校、科研院所等有关组织向唐山高新区集合，构成京津冀战略性新兴工业新高地。 “现在石墨烯工业展开重在研制根底，而京津冀在这方面具有全国最顶尖的配备，这是其它石墨烯工业基地无法比拟的优势。”东旭光电出资负责人王忠辉标明，在京津冀石墨烯工业联盟的支撑下，东旭光电有望完成跨越式展开。 东旭光电做石墨烯工业化排头兵 资料显现，东旭光电是国内最大的集液晶玻璃基板配备制作、技能研制及产品出产供应于一体的高新技能厂商。现在公司具有在建及建成10条G6液晶玻璃基板出产线，而跟着旭飞光电和旭新光电7条G5液晶玻璃基板出产线的注入，公司玻璃基板工业集群得以进一步强化。 “东旭光电的石墨烯工业布局首要环绕光电显演示畴打开，研制中的石墨烯产品可与现有光电显现产品彼此协同，增强产品的集约化效应。”王忠辉介绍说，因而东旭光电非常重视石墨烯作为新材料的技能研制和储藏，将其作为公司在新材料范畴的重要战略布局。 事实上，东旭光电早在2014年上半年即已着手在石墨烯范畴进行布局。上一年6月份，公司已与北京理工大学携手一起打造“东旭光墨烯技能研究院”，致力于石墨烯在通明导电膜、散热膜、锂电池负极材料等范畴的使用研究。经过半年多尽力，本年3月份，国内第一家以石墨烯新材料的技能研制、项目孵化和工业运营渠道——北京旭碳新材料科技有限公司正式建立，标明公司石墨烯工业化使用开端进入最终冲刺环节。 “现在，合资公司的研制正在稳步推动，相关项目研制已进入中试阶段，估计下一年或完成部分石墨烯产品的定型。”王忠辉介绍石墨烯工业开展时标明。 其实，此次北理工技能入股的三项创造专利技能归于不同维度石墨烯材料可控拼装制备技能，能够制备从一维石墨烯纤维到基底上三维石墨烯功用膜的系统性组成办法，在项目公司发动之初即已奠定了较高的技能起点。 与此一起，该公司又在本年4月与我国石墨烯工业技能立异战略联盟一起建立了北京东旭华清出资有限公司，加强在信息沟通、资源整合、战略规划、商场推广等范畴展开全方位的协作，打造专业的石墨烯投融资渠道。 关于公司继续在石墨烯工业方面的投入，王忠辉通知记者：“东旭光电活跃打造研制、出资等渠道首要期望经过多种方法推动石墨烯工业展开，力求公司完成石墨烯工业的跨越式展开。” 职业分析人士以为，活跃的工业布局和继续工业投入现已使得东旭光墨烯工业展开获得显着成果，已成为国内石墨烯工业展开的领军厂商之一。跟着京津冀石墨烯工业联盟的建立，东旭光电有望凭仗本身先发优势和雄厚实力成为工业化排头兵，引领京津冀石墨烯工业化展开。

石墨烯是近年被发现和组成的一种新式二维平而碳质纳米材料。因为其别致的物理和化学性质，石墨烯己经成为备受瞩目的科学新星，是纳米材料范畴的一大研讨热门。在石墨烯的研讨中，根据石墨烯的无机纳米复合材料是石墨烯迈向实践使用的一个重要方向。金属/石墨烯纳米复合材料金属/石墨烯纳米复合材料是经过将金属纳米粒子涣散在石墨烯片上构成的。现在，对该类复合材料的研讨首要会集在用贵金属等功能性金属纳米粒子润饰石墨烯，这不只能够得到比金属自身功能更优越的复合材料，显现出潜在使用价值，并且能够削减贵金属的耗费，具有很大的经济价值。石墨烯与铂系金属的复合用表而积大、导电性好的碳材料负载纳米尺度的铂系催化剂能够明显进步其在质子交流膜燃料电池(PEMFC)中的电催化功能。这不只能够使催化剂表而积最大化，以利于电子的传递，并且导电性的支撑材料起到了富集和传递电子效果。现在所用的首要支撑材料是炭黑，但因为石墨烯有着愈加优异的功能，所以被以为是更为抱负的支撑材料。美国圣母大学的Kamat等用NaBH、复原H2PtCh与氧化石墨烯的混合液，组成了Pt/CE纳米复合材料，所得的复合材料在氢氧燃料电池中的电催化活性(161mW /cm2)高于无支撑的Pt (96mW/cm2)，标明石墨烯是开展电催化的有用支撑材料(图1)。图1 Pt/GE电催化反响暗示图南京理工大学汪信课题组提出了制备金属/石墨烯纳米复合物的一般道路:先制备氧化石墨，并超声剥离成氧化石墨烯;然后将金属纳米粒子附着在氧化石墨烯表而;终究复原构成石墨烯/金属纳米复合物(如图2所示)。别的，微波法是一种快速有用地制备金属/石墨烯复合材料的办法。图2制备金属/石墨烯纳米复合物的一般道路:1)将石墨氧化得到层间隔更大的氧化石墨，(2)将氧化石墨剥离得到氧化石墨烯片，(3)将金属纳米粒子附着在氧化石墨烯片上，(4)将氧化石墨烯复原成石墨烯，得到金属/石墨烯纳米复合材料石墨烯与金属Ag的复合南京理工大学汪信课题组以氧化石墨烯为基底，用AgNO3,葡萄糖及经过银镜反响，制备出具有高反射率的Ag纳米粒子薄膜。Ag的附着导致薄膜中氧化石墨烯拉曼信号的增强，其增强程度能够经过氧化石墨烯片在Ag纳米粒子的数量进行调理。图3 一步组成Ag/GO复合材料暗示图Pasrich等将Ag2SO4、参加含KOH的氧化石墨烯悬浮液中，因为氧化石墨烯上的轻基具有酚的弱酸性，在碱性条件下生成酚盐阴离子，酚盐阴离子经过芳香族亲电取代反响将电子搬运给Ag+，使Ag+被复原，生成Ag/CO复合物(如图3所示)，用胁复原该复合物得到了Ag/CE复合物。石墨烯与其他金属材料的复合Stark等不必表而活性剂，以石墨烯作为涣散剂包裹在Co表而;然后与聚合物(PMMA,PEO)复合，得到了CE/Co/聚合物复合材料。该材料结合了金属与聚合物的优异功能，为石墨烯供给了一个新的使用途径。Warne:等用简略的办法将CoCl2纳米晶附着在石墨烯上，HRTEM显现CoCl2纳米晶在石墨烯表而发作平动和滚动，终究结组成单个晶粒，在真空下退火可将CoCl2转化成Co，构成Co/CE复合物。该项研讨显现出用石墨烯作为HRTEM分析支撑薄膜的使用远景。半导体/石墨烯纳米复合材料石墨烯因为其共同的电学性质，使得其与半导体材料的复组成为一个热门研讨课题。石墨烯作为半导体纳米粒子的支撑材料，能够起到电子传递通道的效果，然后有用地进步半导体材料的电学、光学和光电转化等功能。例如，用作锂离子电池(LIB)电极材料的半导体纳米粒子与石墨烯制成纳米复合材料，能够有用阻比纳米粒子的聚会，缩短锂离子的搬迁间隔，进步锂离子嵌入功率;一起，能够缓解锂离子嵌入-嵌出所形成的体积改变，改进电池的循环安稳性。石墨烯与TiO2的复合TiO2因其安稳、无污染的特性而成为最佳的光催化材料之一。因为光激起TiO2发生的电子空穴对极易复合，所以使用石墨烯共同的电子传输特性下降光生载流子的复合，然后进步TiO2光催化功率成为了一个研讨热门。图4 (a) TiO, /GE及其受紫外光激起暗示;(b)以石墨烯为载体组成多组分催化体系暗示图美国圣母大学的Kamat等将氧化石墨粉末参加TiO2胶体涣散液中超声，得到包裹着TiO2纳米粒子的氧化石墨烯悬浮液，在氮气的维护下用紫外光照耀悬浮液，得到TiO2/CE复合材料。TiO2作为光催化剂将光电子从TiO2搬运至氧化石墨烯片上，紫外光被以为起到了复原剂的效果(图4a)。该法不只供给了一种氧化石墨烯的紫外光辅佐复原技能，并且为取得具有光学活性的半导体/石墨烯复合材料拓荒了新的途径。最近，该课题组初次组成了以石墨烯为载体的多组分催化体系，他们首要经过光激起将电子从T1O2转至氧化石墨烯片上，部分电子用于氧化石墨烯的复原，其他的电子储存在复原后的石墨烯片上;然后向石墨烯悬浮液引进AgNO3，储存在石墨烯片上的电子将Ag+复原成Ag，然后组成了TiO2和Ag处于别离方位的二维TiO2/Ag/CE催化体系(图4b)。石墨烯与Co3O4的复合Co3O4是一种重要的磁性P型半导体，在催化剂、磁性材料、电极材料等范畴有着很大的使用价值Co3O4与石墨烯的复合被以为能够改进其功能并扩展其使用范畴。图5使用金属有机前驱体组成Co/GE和Co3O4/GE复合材料暗示图Yang等研讨了使用金属有机前驱体组成金属或金属氧化物与石墨烯的复合材料的办法，他们用酞著钻(CoPc)与氧化石墨烯片在中混合后用胁复原，组成了CoPc/CE复合物;然后将所组成的复合物在维护下高温分化生成Co/CE复合物;终究将Co/CE复合物在空气中氧化生成Co3O4/CE复合物(如图5所示)。石墨烯与SnO2的复合现在，SnO2的一个重要开展方向是代替碳材料作为锂离子电池(LIB)负极材料，但因为SnO2充放电过程中体积改变大，然后下降了其循环安稳性。研讨者期望经过其与石墨烯的复合来改进这一点。石墨烯与ZnO的复合ZnO半导体因为具有宽的带隙和较大的激子结合能，在场发射显现器、传感器、晶体管等范畴具有潜在的使用价值。国内外研讨者期望经过其与石墨烯的复合进一步扩展其使用规模。图6水热法在石墨烯片上组成规矩摆放的ZnO纳米棒暗示图Park等研讨了经过水热法在石墨烯片上组成ZnO纳米棒阵列的办法:首要经过化学气相堆积法(CVD)使石墨烯在涂有Ni的SiO2/Si基片上成长(图6a};然后将涂有聚甲基酸甲酷CPM M A)的基片浸入HF中得到游离的PMMA/CE(图6b);再将起维护效果的PMMA溶解在中;终究别离经过两种办法在石墨烯上水热组成了规矩摆放的ZnO纳米棒。石墨烯磁性纳米复合材料人们不只研讨了半导体化合物与石墨烯的复合，还使用其他功能性无机化合物纳米粒子润饰石墨烯。如用磁性纳米粒子润饰的石墨烯材料在电磁屏蔽、磁记录及生物医学等范畴具有宽广的使用远景，是石墨烯复合材料研讨的一个重要方向。结语及展望根据碳纳米管的无机纳米复合材料因为其优秀的性质己经在生物医药、催化、传感器等使用范畴得到了广泛而深化的研讨。与碳纳米管比较，石墨烯具有类似的物理性质、更大的比表而积和更低的生产成本，所以石墨烯是代替碳纳米管组成碳基无机纳米复合材料的抱负基体材料。尽管与石墨烯/聚合物复合材料比较，石墨烯基无机纳米复合材料的研讨起步较晚，但在短短的几年内，石墨烯基无机纳米复合材料的组成及其相关使用的研讨己经取得了很大的发展。但要真实完成石墨烯基无机纳米复合材料大规模组成和产业化使用还而临很多问题和应战。文章选自：化学发展 作者：柏篙、沈小平

石墨烯是一种二维晶体，又称单原子层石墨。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈?盖姆和康斯坦丁?诺沃肖洛夫，用微机械剥离法成功从石墨中别离出石墨烯，因而一起取得2010年诺贝尔物理学奖。作为现在发现的最薄、强度最大、导电导热功能最强的一种新式纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，在半导体工业、光伏工业、锂电子电池、航天、军工、新一代显示器等传统范畴和新式范畴都将带来革新。性的技能进步。一起，石墨烯工业遭到国家政策的大力支撑，包含新材料‘十三五’规划在内的多个石墨烯工业支撑政策或连续出台，石墨烯职业未来将有巨大的成长性出资时机。 一、石墨烯工业状况 (一)全球现状。根据优胜的功能，石墨烯具有宽广的商场前景和巨大的经济效益。每年有很多学术出资安排涌入石墨烯商场。现在，已有包含美国、欧盟、日本等国际发达国家区域在内的80多个国家区域投入石墨烯材料研制，且美、英、韩、日、欧盟等均将石墨烯研讨提升至战略高度，等待它带来巨大的商场价值。据不完全统计，现在全球有近300家公司进入石墨烯相关的研讨和开发，其间包含IBM、英特尔、美国晟碟、陶氏化学、通用、杜邦、施乐、三星、洛克希德?马丁、波音等科技巨子。 (二)国内状况。早在2010年夏，济宁利特纳米成为国内进入石墨烯职业最早的单位。2011年，江苏常州市出资5000万，建立江南石墨烯科技工业园。2013年，宁波市和无锡市先后供给专项基金并出台《石墨烯工业开展规划大纲》，用于石墨烯的工业化扶持。2013年7月，我国石墨烯工业技能立异战略联盟建立。一起，江苏、浙江、深圳、上海、山东、福建、辽宁、重庆、黑龙江与中科院等安排以多种形式协同立异，纷繁建立了工业技能联盟，促进了立异资源优化组合和立异工业化进程。2013年末，我国石墨烯标准化委员会宣告建立，我国石墨烯研讨及检测公共效劳途径一起发动，该效劳途径首要为我国石墨烯工业技能立异战略联盟相关单位供给专业的石墨烯功能检测与结构表征效劳。2014年9月，在宁波举行的2014我国国际石墨烯立异大会，招引了国表里很多高校、科研院所、厂商的活跃参与，引发又一轮的石墨烯研制使用热潮。2015年3月，全球第一批3万部石墨烯手机在重庆发布，敞开了石墨烯工业化使用的新时代。 (三)青岛市工业现状。2015年，青岛市举行我国国际石墨烯立异大会，获批“国家青岛石墨烯及先进碳材料特征工业基地”和“青岛市石墨烯国际科技协作基地”，营建了杰出的工业开展环境。2016年，青岛市科技立异委员会发布《青岛市十大科技立异中心建造总体方案》，方案中提出将要点推动石墨烯等十大科技立异中心建造。高新区作为青岛开展石墨烯工业的先行区和演示区，规划建造占地135亩的石墨烯工业载体，建立国内首个国际石墨烯立异中心;建立1亿元的国内首支石墨烯天使出资基金，建立石墨烯公共检测途径和协同立异途径。莱西市石墨烯工业开展首要会集在南墅镇，2012年已被确立为青岛莱西市石墨新材料工业集聚区。莱西市正在依托石墨烯高新技能制备优势、石墨文明品牌优势、搁置土地财物优势，活跃准备创立国家级石墨烯工业化演示基地。首要石墨烯项目有： 1、青岛德通纳米技能有限公司物理法石墨烯项目。公司总出资一亿元人民币，第一期出资3000万元人民币建成年产1000吨高质量石墨烯导电导热剂的出产线，于2015年10月试车成功，成为我国长江以北最大的石墨烯浆料出产基地。试车典礼得到石墨烯诺贝尔物理学奖取得者安德烈盖姆教授等国际石墨烯范畴的闻名专家教授莅临指导并予以好评。现在公司进入正常运营状况，成为青岛区域大型国企的重要石墨烯质料直销商。公司正经过工艺优化将完成年产5000吨石墨烯浆料的产能。公司该出产线选用自主开发的石墨烯物理出产工艺，在国际国内职业具有独特性和抢先性，克服了因化学出产工艺而带来的环境污染和安全隐患。一起公司还活跃进行石墨烯下流使用产品研制，2016年10月份注册的青岛小安净化公司，首要进行石墨烯除菌除味剂及水净化设备出产。 2、青岛德安新碳复合材料有限公司项目。2016年9月，青岛德安新碳复合材料有限公司正式建立，2017年上半年开端投产。该项目是由莱西市政府、德通纳米、安德烈盖姆教授一起建立的一家从事新式石墨烯复合材料出产的科技型公司，公司注册本钱7000万元，总出资3亿元。引入石墨烯诺贝尔物理学奖取得者安德烈盖姆教授，将其团队开发的石墨烯复合材料技能与萧小月博士团队开发的出产工艺相结合，致力于石墨烯工程塑料、石墨烯纳米复合材料及其设备的规划、开发、出产及商业化使用。 3、青岛华高墨烯科技有限公司300吨氧化法石墨烯出产项目。首要从事石墨烯研制出产和石墨烯防弹材料、石墨烯导热膜的使用出产，现处于建造阶段。 二、开展时机 工业和信息化部、开展变革委、科技部于15年11月30号联合下发了《关于加速石墨烯工业立异开展的若干意见》(工信部联原〔2015〕435号)，提出要把石墨烯工业打形成先导工业，到2020年，构成完善的石墨烯工业系统。石墨烯新材料项目也现已列入青岛市“十三五”规划十大科技立异中心，青岛市2016年政府工作报告指出要点推动莱西石墨烯工业基地建造。在国家政策的大力支撑下，包含新材料“十三五”规划在内的多个石墨烯工业支撑政策或连续出台，石墨烯职业未来将有巨大的成长性出资时机。 (一)工业优势。莱西市石墨资源丰厚，具有总储量1.2亿吨，约占全国已探明含量的22%石墨储量，资源和质量国内绝无仅有。石墨烯技能与丰厚的石墨矿资源相结合，将进一步推动石墨矿这一传统工业向绿色无污染的高新技能工业转化和晋级。其间，德通公司活跃开展与青岛双星轮胎、山东奥冠新动力科技、国轩高科动力动力(莱西)，青岛海信等下流使用厂商的工业链建造，致力于推动石墨烯下流产品的规模化使用，特别是针对电子产品和汽车轮胎产品对热办理技能的巨大商场需求，开发石墨烯高导热工程塑料。一起活跃推动高质量电池电极导电剂、海洋工程重防腐涂料和电磁屏蔽涂料的使用，力求完成石墨烯工业化演示的重要打破。 (二)工业开展规划。依照“整合、同享、完善、进步”的基本思路，莱西市规划建造石墨及碳材料专业技能公共效劳途径和石墨工业专业孵化器——石墨新材料创业中心，配套日子中心、专家公寓，面向一切的石墨新材料、石墨烯厂商供给效劳。中心估计总出资3亿元，占地90亩，建筑面积45000平方米，到2017年末竣工。创业中心首要依托高新技能人才兴办高新技能厂商，建立一个集石墨工业孵化、石墨新材料研制、效果展现买卖、石墨烯及锂电池负极材料出产供应的科技立异途径，一起为创业者供给工作、试验室和出产车间，供给从孵化到规模化出产的完好科技立异效劳。中心选用政府担保，厂商融资的方法，经过系统性调研项目可行性及开展前景，协助厂商向社会资金寻求协作，政府与厂商共担风险，在向厂商供给担保的一起协助社会资金监督厂商运转，打造项目引入——孵化——中试——量产的跨越式招商立异形式。现在，中心已开工面积1万平方米，并成功落户投产青岛德通千吨级石墨烯出产线;引入诺贝尔物理奖取得者安德烈。海姆教授及国家“千人方案”专家、泰山工业领军人才7人。 (三)工业开展政策。莱西市石墨新材料工业集聚区将以建造“国家级的‘碳谷’工业演示基地”和“国际一流的石墨烯新材料出产基地”为政策，分三步开展：第一是吸纳代表国际顶尖技能的石墨烯出产厂商;第二是集聚以石墨烯为原材料的高新技能厂商，构成国际级新材料工业链;第三是建造国家级甚至国际级石墨烯碳材料检测中心、石墨烯碳材料研制基地、石墨烯碳材料标准拟定单位。到2018年末，石墨工业逐渐完成晋级换代，全面完成产品结构由初级产品向深加工及制品改变，进一步进步职业出产会集度，要点培养10-20家石墨烯产品及下流制品系列开发的大型厂商，加速建立石墨资源节省与战略性储藏、石墨新材料缘合性出产及职业办理的科学系统。到2018年，完成工业总产值100亿元;到2023年，完成工业总产值500亿元。 三、石墨烯工业税收奉献状况(以莱西市为例) (一)挂号状况。 从挂号户数来看，2014—2016年度从事石墨烯职业的上下流厂商，户数逐年添加，非正常户数量相对安稳。 石墨烯职业挂号户数状况表(二)职业收入及税负改变状况。2014—2016年度，莱西市石墨烯职业收入呈上升态势，交税数额由4368万元增至8158万元，年均增幅为36.67%，实践税负率由4.10%升至4.81%.往后跟着工业晋级脚步的加速、招商环境的优化和政策扶持力度的加强，都为石墨烯工业税源添加发明了有利条件。2017年1-6月完成悉数经营收入68259万元，缴交税款3825万元。其间，国税2646万元，地税1179万元。 石墨烯职业收入及税负状况表 单位：万元四、工业开展中存在问题 (一)当地政策扶持亟需加强。尽管我国已出台相关的新材料开展拔擢政策，但至今没有专门针对石墨烯工业的专项扶持政策，比较发达国家，在引入海表里石墨烯工业顶级项目、人才方面短少招引力和优势。 (二)大型试验仪器短少。现在，石墨烯下流使用产品的开发需求置办大型试验仪器。这些仪器不只置办和保护的费用贵重，操作和办理上也需求有专业人员担任，假如由各个厂商和研制安排自行处理，一方面在资金上存在较大困难，另一方面也会形成重复建造和资源糟蹋。 (三)短少公共的研制、技能转化与信息交流途径。中小厂商因资金实力短少，然后短少高水平的技能研制途径，约束了技能的晋级;科研安排的原创性基础研讨也往往短少技能转化团队而无法转化为老练的使用技能;有出资需求和转型的厂商与各个研制安排及相关石墨烯厂商往往短少有用的交流途径，难以建立直接的联络。 五、主张与办法 (一)活跃推动工业晋级。一是引导现有厂商由粗豪式质料加工向工艺老练的传统石墨制品工业搬运，一起充分利用石墨资源品牌优势，引导国内新式厂商向我市集合，创立石墨烯出产基地，完成我市石墨烯工业的第一次晋级。二是加强与国表里科研院所的技能协作，进行系统研讨，断定我市石墨烯下流产品的开发方向，逐渐完成向高科技高附加值工业产品改变，完成我市石墨烯工业的第2次晋级。 (二)加大政府引导力度。一是科学规划，拟定相关的优惠政策和工业政策，招引优质本钱、优质人力资源等向石墨烯工业会集，引导石墨烯工业良性开展。二是主张建立市石墨烯工业开展基金，首要用于对石墨烯加工技能投标和石墨烯加工技能打破性开展的奖赏，以调集各科研安排研制的活跃性，赶快处理石墨烯加工的技能瓶颈，一起引导相关厂商从事技能开发。三是活跃与上级部门和谐，争夺将我市石墨深加工列入要点攻关项目方案，归入工业引导资金项目规模。在石墨烯的金融扶持方面，宁波市的现有做法值得学习。宁波市政府每年拿出3000万的资金用于补助厂商除员工工资外的工业化研制、设备、材料、分析测验等费用，支撑大约6～9家研制单位从事石墨烯下流产品开发，招引了包含宁波市在内的多家新材料厂商。 (三)培养区域品牌。建立品牌意识，支撑高质量、高技能含量产品开展，加强商场监管，进步厂商诚信度。安排厂商参与国表里专业展会、洽谈会以及大型促销等活动，并经过网络、报刊、电视等媒体，加大宣扬力度，进步知名度，打造厂商知名品牌，培养莱西区域品牌。依照“区域化、使用化、差异化”的政策，致力于打造“石墨烯+”工业集群，助推我市新材料、新动力和电子信息等战略性新式工业快速兴起。

现在，石墨烯的功用化研讨才刚刚开始，从功用化的办法来看，首要分为共价键功用化和非共价键功用化两种。本文将要点介绍石墨烯功用化的首要展开及其相关使用，并对往后的研讨方向进行了展望。 石墨烯的共价键功用化 石墨烯的共价键功用化是现在研讨最为广泛的功用化办法。虽然石墨烯的主体部分由安稳的六元环构成，但其边缘及缺陷部位具有较高的反响活性，可以经过化学氧化的办法制备石墨烯氧化物((Grapheneoxide)。因为石墨烯氧化物中含有很多的羧基、羟基和环氧键等活性基团，可以使用多种化学反响对石墨烯进行共价键功用化。 石墨烯的有机小分子功用化 石墨烯氧化物及其功用化衍生物具有较好的溶解性，但因为含氧官能团的引进，损坏了石墨烯的大π共扼结构，使其导电性及其他功用显着下降。 2006年，Stankovich等使用有机小分子完成了石墨烯的共价键功用化，他们首要制备了氧化石墨，然后使用异酸酷与氧化石墨上的按基和轻基反响，制备了一系列异酸酷功用化的石墨烯(图1)。图1 异酸酯功用化石墨烯的结构示意图 该功用化石墨烯可以在N,N-二甲基甲酞胺(DMF)等多种极性非质子溶剂中完成均匀涣散，并可以长期坚持安稳。该办法进程简略，条件温文(室温)，功用化程度高，为石墨烯的进一步加土和使用供给了新的思路。 石墨烯的聚合物功用化 选用不同的有机小分子对石墨烯进行功用化，可以取得具有水溶性或有机可溶的石墨烯。在此根底上，Ye等选用共聚的办法制备了两亲性聚合物功用化的石墨烯。如图2所示，他们首要选用化学氧化和超声剥离的手法，制备了石墨烯氧化物，然后用复原，取得了结构相对完好的石墨烯，接下来，在自由基引发剂过氧化二甲酞(BPO)效果下，选用乙烯和酞胺与石墨烯进行化学共聚，取得了聚乙烯-聚酞胺(PS-PAM)嵌段共聚物改性的石墨烯。图2 乙烯-丙稀酰胺共聚物功用化石墨烯的制备 因为聚乙烯和聚酞胺分别在非极性溶剂和极性溶剂中具有较好的溶解性，使得该石墨烯既能溶解于水，也能溶解十二。该办法进一步改进了石墨烯的溶解性，而且，PS-PAM功用化的石墨烯作为添加物，可以在多种聚合物中均匀涣散，使其在聚合物复合材料等范畴有很好的使用远景。 根据共价键功用化的石墨烯杂化材料 石墨烯的共价键功用化不只可以进步石墨烯的溶解性，还可以经过化学交联引进新的官能团，取得具有特殊功用的新式杂化材料。Chen等研讨了强吸光基团卟啉对石墨烯的共价键功用化，卟啉是广泛使用的电子给体材料，而石墨烯是优异的电子受体，经过带基的四基卟啉(TPP)与石墨烯氧化物缩合，初次取得了具有分子内给体-受体(Donor-Acceptox)结构的卟啉-石墨烯杂化材料(图3)。图3 卟啉-石墨烯(给体-受体)杂化材料示意图 检测结果表明，石墨烯与卟啉之间发生了显着的电子及能量转移，该杂化材料具有优异的非线性光学性质。他们还研讨了C60共价键功用化的石墨烯杂化材料，相同使其非线性光学性质大幅度进步。 石墨烯的非共价键功用化 除了共价键功用化外，还可以用π-π相互效果、离子键以及氢键等非共价键效果，使润饰分子对石墨烯进行表面功用化，构成安稳的涣散系统。 石墨烯的兀键功用化 在选用化学氧化办法制备石墨烯的进程中，一般是先制备石墨烯氧化物，然后经过化学复原或高温焙烧来取得石墨烯材料。石墨烯氧化物在水中具有较好的溶解性，但其复原产品简略发生集合，而且很难再次涣散。图4 PmPV非共价键功用化的石墨烯带 聚类高分子PmPV具有大π共扼结构，Dai等使用PmPV与石墨烯之间的π-π相互效果，制备了PmPV非共价键功用化的石墨烯带。他们将胀大石墨涣散到PmPV的二溶液中，然后在超声波效果下取得了PmPV润饰的石墨烯纳米带，在有机溶剂中具有杰出的涣散性(图4)。 石墨烯的离子键功用化 离子相互效果是另一类常用的非共价键功用化办法。Penicaud等经过离子键功用化制备了可溶于有机溶剂的石墨烯。他们选用老练的办法制备了碱金属(钾盐)石墨层间化合物，然后在溶剂中剥离取得了可溶于N-甲基毗咯烷酮(NMP)的功用化石墨烯。图5石墨烯的离子键功用化 该办法不需要添加表面活性剂及其它涣散剂，使用了钾离子与石墨烯上按基负离子之间的相互效果，使石墨烯可以安稳地涣散到极性溶剂中(图5)。 石墨烯的氢键功用化 氢键是一种较强的非共价键，因为石墨烯氧化物的表面具有很多的羧基和羟基等极性基团，简略与其它物质发生氢键相互效果，因而，可以使用氢键对石墨烯氧化物进行功用化。 表1不同PH值下石墨烯氧化物与阿霉素中可构成氢键的基团石墨烯的氢键功用化不只可以用于进步石墨烯的溶解性，还能使用氢键完成有机分子在石墨烯上的负载。Chen等使用氢键效果将抗肿瘤药物阿霉素负载到石墨烯上。他们系统研讨了该系统的氢键品种及构成办法，因为阿霉素中含有羧基和羟基等基团，与石墨烯氧化物的羧基和羟基之间会构成多种氢键，如表1所示，跟着PH值的改动，氢键的品种也会发生变化。 功用化石墨烯的相关使用 经过对石墨烯进行功用化，不只可以进步其溶解性，而且可以赋子石墨烯新的性质，使其在聚合物复合材料，光电功用材料与器材以及生物医药等范畴有很好的使用远景。 聚合物复合材料图6石墨烯聚介物复介材料的光驱动性质 根据石墨烯的聚合物复合材料是石墨烯迈向实践使用的一个重要方向。因为石墨烯具有优异的功用和低价的本钱，而且，功用化今后的石墨烯可以选用溶液加土等惯例办法进行处理，十分适用于开发高功用聚合物复合材料。Ruoff等首要制备了石墨烯-聚乙烯导电复合材料，引起了极大的重视。他们先将基异酸酷功用化的石墨烯均匀地涣散到聚乙烯基体中，然后用二甲阱进行复原，成功地康复了石墨烯的本征导电性，其导电临界含量仅为0.1%。 光电功用材料与器材 新式光电功用材料与器材的开发对电子、信息及通讯等范畴的展开有极大的促进效果。其间，非线性光学材料在图画处理、光开关、光学存储及人员和器材维护等许多范畴有重要的使用远景。好的非线性光学材料一般具有大的偶极矩和二系统等特色，而石墨烯的结构特征正好契合这些要求。图7根据功用化石墨烯的有机光伏器材 Chen等研讨了具有溶液可处理性的功用化石墨烯(SPFGraphene)在通明电极和有机光伏等器材中的使用。根据石墨烯的柔性通明导电薄膜在80%的透光率下，其方块电阻为~102Ω/square，可望在通明电极及光电器材等方面取得广泛的使用;他们还规划并制备了以SPFGraphene作为电子受体，具有体相异质结结构的有机光伏器材，其在空气条件下的光电转化功率可达1.4%(图7)。 生物医药使用 因为石墨烯具有单原子层结构，其比表面积很大，十分合适用作药物体。Dai等首要制备了具有生物相容性的聚乙二醇功用化的石墨烯，使石墨烯具有很好的水溶性，而且可以在血浆等生理环境下坚持安稳涣散;然后使用π-π相互效果初次成功地将抗肿瘤药物喜树碱衍生物((SN38)负载到石墨烯上，敞开了石墨烯在生物医药方面的使用研讨。 结语及展望 如上所述，在短短的几年内，关于石墨烯功用化及其相关使用研讨现已取得了很大的展开。但要真实完成石墨烯的可控功用化及产业化使用，还面对很多的问题和应战。共价键润饰的长处是在添加石墨烯的可加土性的一起，为石墨烯带来新的功用，其缺陷是会部分损坏石墨烯的本征结构，并会改动其物理化学性质;非共价键功用化的长处是土艺简略，条件温文，一起能坚持石墨烯自身的结构与性质，其缺陷是在石墨烯中引进了其他组分(如表面活性剂等)。 经过在石墨烯功用化范畴展开愈加广泛深化的研讨，除了使人们对这一新式二维纳米材料的本征结构和性质取得愈加全面深入的了解外，必将发生一系根据石墨烯的功用愈加优胜的新式材料，从而为完成石墨烯的实践使用奠定科学和技能根底。

石墨烯加热发射的8-15微米远红外波，能有激活身体细胞核酸蛋白质等生物分子等功能，起到改善血液循环、改善关节疼痛、调节自律神经、提高免疫功能、消炎功能、增强生物体的新陈代谢以及护肤美容、改善体内微循环的作用! 人们知道，2010年的诺贝尔物理奖颁发给了在英国曼彻斯特大学的两位科学家—安得列·盖姆 (Andre Geim) 和 康斯坦丁·诺沃肖罗夫( KonstantinNovoselov), 表彰他们对石墨烯 (Graphene)研究的卓越贡献。作为碳组成的一种结构,石墨烯是一种全新的材料,它不单是其厚度达到前所未有的薄 (是人们发现的第一种由单层原子构成的材料)，而且其强度非常高(其碳原子结构非常稳定)。同时，它也具世界上最小的电阻率，导电性是铜的一百万倍。在导热方面，更是超越了目前已知的其它所有材料。石墨烯近乎完全透明并柔软，但其原子排列之紧密，连具有最小分子结构的氦都无法穿透它，现已被称为是21世纪最为颠覆的材料。近年来，石墨烯及其衍生物广泛在生物医学，包括生物元件，生物检测，疾病诊断，肿瘤治疗，生物成象和药物输送系统等的应用前景，使其成为纳米生物医学领域的研究热点。石墨烯还具有诸多引人瞩目的光学属性，近年来IBM的研究人员已发现，石墨烯能吸收和辐射高达40%的远红外线。       人体也是一个天然的红外线辐射源，其辐射频带很宽，无论肤色如何，活体皮肤的发射率为98%，其中3-50微米波段的远红外线的辐射约占人体辐射量的46%。人体同时又是良好的远红外线吸收体，其吸收波段以3-15微米为主，刚好是在远红外线的作用波段。人体远红外线的吸收机制是通过人体组织的细胞分子中的碳-碳键，碳-氢键，氧-氢键等的伸缩振动，其谐振波大部分在3-15微米，和远红外线的波长和振幅相同，引起共振共鸣。石墨烯加热发射的8-15微米远红外波，能有激活身体细胞核酸蛋白质等生物分子等功能，起到改善血液循环、改善关节疼痛、调节自律神经、提高免疫功能、消炎功能、增强生物体的新陈代谢以及护肤美容、改善体内微循环的作用!目前，以石墨烯为代表的新材料， 已被中国列为“十三五”战略规划发展重点。

传统形象里石墨烯只能来源于石墨矿物质，现如今有一种新办法推翻传统，我国专家使用从玉米芯中提取等物质后剩下的纤维素为质料制备了生物质石墨烯材料，一起还完结了批量出产，已创超亿元产量。近来，由黑龙江大学和济南圣泉集团股份有限公司联合完结的“生物质石墨烯材料绿色宏量制备工艺”项目经过专家组判定，判定效果以为该项目在国际上创始从生物质中提取制备石墨烯材料的技能途径，办法绿色环保、成本低，生物质石墨烯材料质量高、导电性优异。 惯例石墨烯材料出产主要有三种办法，一种是对石墨进行剥离，第二种是对天然气、等进行化学气相堆积，第三种是氧化石墨还原法。以上办法存在出产周期长、环境污染严峻以及产能受限等问题。付宏刚教授带领的黑龙江大学功用无机材料化学实验室是教育部要点实验室，他们别出心裁使用玉米芯里纤维素进行化学重组，然后组成生物质石墨烯材料。该团队经过“基团配位拼装析碳法”完结了生物质石墨烯材料的宏量制备，一起还在研制使用玉米秸秆制备石墨烯的制备工艺。在2014年建立了国际上首条年产20吨的生物质石墨烯材料宏量制备出产线，并在2016年扩产至年产100吨。创始将生物质石墨烯材料应用于多种纤维复合并成功完结均匀涣散，初次完结了生物质石墨烯材料的效果转化和石墨烯纤维制品的商业化。在我国，生物质中仅玉米芯的年产量就高达1亿吨，大部分集中于东北三省、山东省、河北省，年产100吨生物质石墨烯材料所支撑的产品线可带来产量3—5亿元。