中国储能网讯：2004年英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，在实验室成功地从石墨中剥离出了石墨烯，证明了石墨烯可以单独存在，因此荣获2010年诺贝尔物理学奖，从而掀起了石墨烯制备、改性和应用的全球研究热潮。石墨烯在超级电容器、透明电极、锂离子电池、传感器、功能涂料和聚合物纳米复合材料等方面的广泛应用前景，极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性产业革命。

作为石墨资源大国和全球制造业大国，我国在石墨烯应用方面具有巨大的市场空间。为推动全球石墨烯产业化的进程，由中国石墨烯产业技术创新战略联盟、欧洲Phantoms Foundation和宁波市人民政府联合主办的“2014中国国际石墨烯创新大会”将于2014年9月1-3日在宁波喜来登国际大酒店召开。这是全球首次以推动石墨烯产业化为目的召开的国际性会议，与以往学术会议不同的是，分会设置立足于石墨烯的各个应用领域，力求让科学家和企业家就该领域的商业化前景实现深入交流和对话。而其中会场C：石墨烯基材料应用探索截至到目前参会者人数为154人。

石墨烯是一种由碳原子紧密堆积而成的二维晶体，具有神奇的电子传输、导电、导热和机械等特征！为此特设分会场就其在高频电子、光电领域、传感器、柔性电子等几大领域中的前景、应用、技术瓶颈等做深入讨论。

一、C1石墨烯在高频电子领域的应用

石墨烯拥有比硅更高的载流子迁移率，是一种性能非常优异的半导体材料，电子在石墨烯中的运行速度能够达到光速的 1/300，比在其他介质中的运行速度高很多，且只产生很少热量。石墨烯的这种特性尤其适合于高频电路，使用石墨烯作为基质生产出的处理器能够达到 1THz（即1000GHz）。美国IBM与韩国三星尖端技术研究所（SAIT）分别在2010年12月举行的半导体制造技术相关国际会议上发布了通道层使用石墨烯的高速动作性RF电路用FET（电场效应晶体管）。IBM于2014年初利用主流硅CMOS工艺制作了世界上首个多级石墨烯射频接收器。美国佐治亚理工学院的研究结果表明用石墨烯制作的天线非常适于利用频率在0.1THz到10THz之间的电磁波，即“太赫兹波”的无线通信，有望用于制作一般金属天线无法实现的约1m长太赫兹无线模块。

为了深入探讨石墨烯在高频电子领域应用的市场前景和技术瓶颈，大会专设了“C1石墨烯在高频电子领域的应用”分会，并邀请国内外从事石墨烯高频电子研发的著名专家与与会代表进行交流互动，中科院微电子研究所金智研究员将担任分会中方主席外方主席由Dr. Albert Cabello（Universitat Politècnica de Catalunya, Spain ）担任，中国电科13所专用集成电路国家级重点实验室冯志红做相关报告。

二、C2石墨烯在光电领域的应用

石墨烯具有理想的内部量子效率，几乎每个被石墨烯吸收的光子都会产生电子空穴对，而原则上这些电子空穴对都能转换成电流。石墨烯能吸收所有颜色的光线，且反应时间极短，意味着石墨烯器件可望在速度上超越现行的光通讯器件。IBM在2012年展示了可在THz级频率有效运作石墨烯光电器件。美国麻省理工学院的研究人员透过在两层铁电材料间夹进高迁移率的石墨烯薄膜，实现了可直接在光信号上操作的太赫兹级频率芯片。中国泰州巨纳新能源有限公司于2013年12月推出了其研制的全球手台商用石墨烯飞秒光纤激光器。

为了深入探讨石墨烯在光电应用领域的市场前景和技术瓶颈，大会专设了“C2石墨烯在光电领域的应用”分会，并邀请国内外从事石墨烯光电应用研发的著名专家与与会代表进行交流互动，武汉大学的廖蕾教授将主持本分会。廖蕾教授从事石墨烯高速半导体器件的研发，已经在包括Nature, PNAS, Nano Lett., Adv. Mater.等国际知名期刊上发表了近70多篇论文，被引用次数超过2000次。

分会外方主席由Frank Koppens, ICFO担任，Jie Sun, Chalmers University of Technology-Sweden做相关报告

三、C3石墨烯在传感器领域的应用

石墨烯的原子都在表层上，信号的灵敏度可以提高几个数量级。碳原子键长很短，使其结构非常稳定。因此，石墨烯作为光学、化学、生物传感器的优良材料，已用于构建光学、电化学及场效应传感器、细胞标记及实时监测等。新加坡南洋理工大学成功研制了石墨烯光学传感器，捕捉光线的能力比传统传感器强1000 倍，耗能低10 倍，可以在光线较少的情况下捕获更清晰的照片。美国科学家最近利用石墨烯开发出只有指甲盖大小的红外线图像传感器，能够集成到隐形眼镜或手机当中，未来有望在军事、安保、医学等多个领域获得应用。

为了深入探讨石墨烯在传感器领域应用的市场前景和技术瓶颈，大会专设了“C3石墨烯在传感器领域的应用”分会，并邀请国内外从事石墨烯传感器研发的著名专家与与会代表进行交流互动，Linyou Cao, North Carolina State University (USA)和中国科技大学的朱彦武教授将担任分会主席。朱彦武教授较早即开始了应用石墨烯作为透明电极和超级电容器电极材料的基础研究，Linyou Cao教授的研究则关注于二维材料的光物理和光化学。

四、C4石墨烯在柔性电子领域的应用

电子设备的柔性化、可折叠、可穿戴已经越来越成为未来电子技术的发展趋势。石墨烯由于其优异的导电、导热，以及极高的强度和韧性，加上其透明透光的特征，使其成为制作柔性电子器件的理想材料。三星、苹果等都在石墨烯柔性显示领域发力，另外来自美国的蓝石公司、国内的二维碳素、重庆墨烯等都均已制备出大尺寸石墨烯柔性显示屏，有望制备出最终的可折叠笔记本电脑或者手机等电子产品。国际上多个团队合作开发的一种采用石墨烯和碳纳米管复合纤维材料的超级电容器，十分柔韧，可以编织进衣物、双肩包、鞋子等，使其成为可穿戴电力系统，真正替代便携设备的电池，而且这款设备的充放电次数可以超过1万次。

为了深入探讨石墨烯在柔性电子领域应用的市场前景和技术瓶颈，大会专设了“C4石墨烯在柔性电子领域的应用”分会，并邀请国内外从事石墨烯柔性电子领域应用研发的著名专家与与会代表进行交流互动，Teng Li, University of Maryland (USA)和浙江大学的林时胜博士将共同主持本分会。林时胜博士曾在Andre Geim课题组从事博士后研究，08年至今在Nano Letters、Nanotechnology等期刊上发表过30篇SCI论文，被引用400余次。Li Teng副教授在柔性微米纳米结构的电子、力学性能有深入的研究。

五、C5石墨烯在生物相关领域的应用

石墨烯在生物医药领域应用潜力巨大，比如可以用于药物载体、基因测序、生物传感器等等。由于石墨烯具有单原子层结构，其比表面积很大，非常适合用作药物载体。研究表明，功能化的石墨烯材料可望用于可控释放及靶向控制的药物载体，在生物医药和生物诊断等领域有很好的应用前景。比如以可溶性石墨烯作为药物载体，实现了抗肿瘤药物阿酶素(DXR)在石墨烯上的高效负载。由于石墨烯具有很高的比表面积，DXR的负载量可达2.35 mg/mg，远远高于其它传统的药物载体。此外，石墨烯还可以用于基因测序。美国宾夕法尼亚大学的研究小组利用电子束技术，在石墨烯膜上烧灼出纳米大小的小孔，在电场的作用下，微小的DNA链就可以穿过这些孔洞。通过电子测量手段检测DNA的易位，再根据DNA的4个碱基各自独特的“电子签名”，就可以快速完成DNA测序。

为了深入探讨石墨烯在生物领域应用的市场前景和技术瓶颈，大会专设了“C5石墨烯在生物相关领域的应用”分会，并邀请了国内外从事石墨烯生物领域应用研发的著名专家与与会代表进行交流互动，Arben Merkoci, ICN2 (Spain)和青岛大学的刘敬权教授将共同主持本分会。

六、C6石墨烯在海水淡化领域的应用

石墨烯可以应用于海水淡化领域。通过精确控制多孔石墨烯的孔径并向其中添加其他材料的方法，这种特制的石墨烯就如同筛子一样能快速地滤掉海水中的盐，而只留下水分子。该工艺的关键是非常精确地控制石墨烯孔洞的大小，最理想的大小是1纳米。同目前海水淡化最常用的是反渗透技术相比，在相同的压力下，新技术在过滤速度上可比反渗透薄膜技术快数百倍，而如果控制在同样过滤速度下，则采用石墨烯的能耗要低得多。中科大和曼彻斯特大学合作研究的结果表明，水环境中的氧化石墨烯薄膜与水相互作用后，会形成约0.9纳米宽的毛细通道，允许直径小于0.9纳米的离子或分子快速通过，而直径大于0.9纳米的离子被完全阻隔。该筛选效应比传统的浓度扩散快上千倍。基于该原理，有望制造一个在几分钟内即可将一杯海水淡化成饮用水的过滤装置。

为了深入探讨石墨烯在海水淡化领域应用的市场前景和技术瓶颈，大会专设了“C6石墨烯在海水淡化领域的应用”分会，并邀请了国内外从事石墨烯海水淡化领域应用研发的著名专家与与会代表进行交流互动，Zhenhai Xia, (University of North Texas (USA)和常州大学的贾宝平教授将共同主持本分会。Dr. Bingqing Wei Professor，Department of Mechanical Engineering，University of Delaware，Newark, DE 19716, USA做相关报告。

七、C7石墨烯在太阳能电池领域的应用

石墨烯拥有极高的载流子迁移率，极高的强度，以及它几乎是透明的（2.3％的光可被吸收；97.7％的光可被传输），而且不同于典型的光伏材料仅对特定频率或颜色的光发生反应，石墨烯对光发生反应的范围非常宽，这些都使它成为光伏太阳能电池理想的候选材料。获得转换效率非常高的新一代太阳能电池也是石墨烯最被寄予厚望的应用实例之一。对于石墨烯透明导电薄膜代替ITO薄膜，太阳能电池厂商的期待或许要比触摸屏厂商更高，因为石墨烯几乎是唯一一种在红外线波段仍能同时具有高透光率和高导电率的材料。日本富士电机控股株式会社于2014年3月份推出一款石墨烯太阳能电池用透明导电膜Eito，最大特性是可以实现对包括中远红外线在内的所有红外线的高透明性。在加入一定添加剂之后的使用Eito导电膜的太阳能电池能量转化率突破8.6%。

为了深入探讨石墨烯在太阳能电池领域应用的市场前景和技术瓶颈，大会专设了“C7石墨烯在太阳能电池领域的应用”分会，并邀请了国内外从事石墨烯太阳能电池领域应用研发的著名专家与与会代表进行交流互动，来自意大利理工学院（IIT）的Francesco Bonaccorso教授和清华大学的朱宏伟教授将共同主持本分会。Francesco Bonaccorso教授是国际石墨烯知名学者，意大利科学院院士；朱宏伟教授也是国际碳材料知名专家，并获国家发明专利11项，美国专利1项，出版学术著作2部，在Science、Nano Lett、Adv. Mater等期刊上发表论文100余篇，作为第2完成人获得国家自然科学二等奖。

八、C8石墨烯在燃料电池领域的应用

由于石墨烯和氧化石墨烯以其独特的超薄片层结构、具有超大比表面积以及优良的热导电导特性而被应用于燃料电池中，而被认为在制备高性能燃料电池催化剂方面具有重要的潜在应用价值。石墨烯作为催化剂的载体，将催化剂粒子担载在石墨烯的表面上可明显降低催化反应的过电势，利于催化反应的进行，并能有效提高催化剂活性、稳定性以及贵金属的利用率。目前研究人员对石墨烯负载铂等一元贵金属、二元合金催化剂进行了系统的研究，并且取得了良好的成果。

为了深入探讨石墨烯在燃料电池领域应用的市场前景和技术瓶颈，大会专设了“C8石墨烯在燃料电池领域的应用”分会，并邀请了国内外从事石墨烯燃料电池领域应用研发的著名专家与与会代表进行交流互动，来自国家纳米中心的智林杰研究员将主持本分会。智林杰研究员入选了中国科学院百人计划，并已在国际著名的学术刊物如Nano Lett., Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Small等上发表论文数十篇。

分会外方主席由Pedro Gomez, CIN2 (Spain) 担任

九、C9石墨烯在催化剂领域的应用

石墨烯材料因为其优异的性能被广泛应用催化剂领域，研究最多的就是石墨烯作为燃料电池中金属催化剂的载体材料，同时对石墨烯和氧化石墨烯材料进行一定的处理和改性，也具有良好的催化活性。石墨烯催化剂性质稳定,易与反应产物发生分离,可以在较低的反应温度下活化有机小分子的C－H 键,并且转化率和选择性都比较高。在某些反应体系中石墨烯可以替代贵金属催化剂,且还可以实现化学反应的绿色化。如通过氮掺杂石墨烯可以催化还原硝基苯酚，该催化剂活性与常用的贵金属相当，价格便宜，可重复使用。另外作为催化剂,氧化石墨烯可以催化多种类型的反应,其含氧基团一般作为氧化石墨烯的活性中心。而且通过进行氮掺杂并优化掺杂程度和结构，可以大幅提高催化剂的电化学性能。

为了深入探讨石墨烯在催化剂领域应用的市场前景和技术瓶颈，大会专设了“C9石墨烯在催化剂领域的应用”分会，并邀请了国内外从事石墨烯催化剂领域应用研发的著名专家与与会代表进行交流互动，来自上海交通大学的郭守武教授将主持本分会。郭守武教授在石墨烯的制备和应用探索方面取得了一系列突破，已在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.,ACS nano等国际著名刊物上发表研究论文三十多篇，申请专利8项，分会外方主席由Maurizio Prato, (Italy)担任。