新型材料石墨烯發現后,應用廣泛,也給我們很多行業的發展帶來了很大的幫助,石墨烯的價格一直上漲中,相關股票股受益上漲,未來可以持續關注。
石墨烯——“改變21世紀”的神奇材料
石墨烯是一種從石墨中剝離出來,由碳原子構成的單層片狀結構新材料,厚度僅為一個碳原子,是目前已知的世界上最薄的材料。這種石墨晶體薄膜的厚度只有0.335納米,把20萬片薄膜疊加到一起,也只有一根頭發絲那么厚。石墨烯是六角形呈蜂巢晶格的平面薄膜,強度是鋼的100多倍。它是已知材料中電子傳導速率最快的,具有97.7%的透光率,并具有優良的熱導率。通俗地講,目前在自然界中,石墨烯這種材料最薄、最結實、導電性極好,在工業領域中幾乎無所不能。可以說,“超級材料”這一稱號對于石墨烯是名副其實。
它是2004年由曼徹斯特大學的科斯提亞諾沃謝夫和安德烈蓋姆小組首先發現的。石墨烯的問世引起了全世界的研究熱潮。它不僅是已知材料中最薄的一種,還非常牢固堅硬;作為單質,它在室溫下傳遞電子的速度比已知導體都快。石墨烯在原子尺度上結構非常特殊,必須用相對論量子物理學才能描繪。 石墨烯結構非常穩定,迄今為止,研究者仍未發現石墨烯中有碳原子缺失的情況。石墨烯中各碳原子之間的連接非常柔韌,當施加外部機械力時,碳原子面就彎曲變形,從而使碳原子不必重新排列來適應外力,也就保持了結構穩定。 這種穩定的晶格結構使碳原子具有優秀的導電性。石墨烯中的電子在軌道中移動時,不會因晶格缺陷或引入外來原子而發生散射。由于原子間作用力十分強,在常溫下,即使周圍碳原子發生擠撞,
石墨氈石墨烯中電子受到的干擾也非常小。
石墨烯應用領域
中科院近期發布的一份報告指出,石墨烯的研究和產業化發展持續升溫,從石墨烯專利領域分布來看,其應用技術研究布局熱點包括:石墨烯用作鋰離子電池電極材料、太陽能電池電極材料、薄膜晶體管制備、傳感器、半導體器件、復合材料制備、透明顯示觸摸屏、透明電極等。主要集中在如下四個領域:
(一) 傳感器領域。
石墨烯因其獨特的二維結構在傳感器中有廣泛的應用,具有體積小、表面積大、靈敏度高、響應時間快、電子傳遞快、易于固定蛋白質并保持其活性等特點,能提升傳感器的各項性能。主要用于氣體、生物小分子、酶和DNA 電化學傳感器的制作。新加坡南洋理工大學開發出了敏感度是普通傳感器1000 倍的石墨烯光傳感器;美國倫斯勒理工學院研制出性能遠超現有商用氣體傳感器的廉價石墨烯海綿傳感器。
(二) 儲能和新型顯示領域。
石墨烯具有極好的電導性和透光性,作為透明導電電極材料,在觸摸屏、液晶顯示、儲能電池等方面有很好的應用。石墨烯被認為是觸摸屏制造中最有潛力替代氧化銦錫的材料,三星、索尼、輝銳、3M、東麗、東芝等龍頭企業均在此領域作了重點研發布局。美國德州大學奧斯汀分校研究人員利用KOH對石墨烯進行化學修飾重構形成多孔結構,得到的超級電容的儲能密度接近鉛酸電池。密歇根理工大學科學家研發出一種獨特蜂巢狀結構的三維石墨烯電極,光電轉換效率達到7.8%,且價格低廉,有望取代鉑在太陽能電池中的應用。東芝公司研發出石墨烯與銀納米線復合透明電極,并實現了大面積化。
(三) 半導體材料領域。
石墨烯被認為是替代硅的理想材料,大量有實力的企業均開展了石墨烯半導體器件的研發。韓國成均館大學開發出了高穩定性n型石墨烯半導體,可以長時間暴露在空氣中使用。美國哥倫比亞大學研發出石墨烯-硅光電混合芯片,在光互連和低功率光子集成電路領域具有廣泛的應用前景。IBM 的研究人員開發出了石墨烯場效應晶體管,其截止頻率可達100GHz,頻率性能遠超相同柵極長度的最先進硅晶體管的截止頻率(40GHz)。
(四) 生物醫學領域。
石墨烯及其衍生物在納米藥物運輸系統、生物檢測、生物成像、腫瘤治療等方面的應用廣闊。以石墨烯為基層的生物裝置或生物傳感器可以用于細菌分析、DNA 和蛋白質檢測。如美國賓夕法尼亞大學開發的石墨烯納米孔設備可以快速完成DNA 測序。石墨烯量子點應用于生物成像中,與熒光體相比具有熒光更穩定、不會出現光漂白和不易光衰等特點。石墨烯在生物醫學領域的應用研究雖處于起步階段,但卻是產業化前景最為廣闊的應用領域之一。
石墨烯概念股一覽
供給方面,截至當前,全國因環保 政策導致停產或減產的產能達20-30萬噸,到2016年石墨電極產量僅50萬噸。隨著后續環保督查組的督察力度加強,企業復產之路仍困難重重。需求方面,近來國家對中頻爐打擊趨嚴,部分中頻爐開始轉換為電爐,將帶動石墨電極需求的增加。目前具備轉為電爐資質的產能約3000~4000萬噸,將新增石墨電極需求近10萬噸,占國內產量約20%。石墨電極價格暴漲,相關公司盈利有望大幅飆升。
相關概念股:
方大炭素:是國內最大的石墨電極生產企業。
南洋科技:布局石墨烯,戰略發展路徑清晰。
*ST烯碳:公司本次募投項目烯碳新材料研究院的主要研究方向是烯碳新材料研究:活碳、汽車動力電池所需鋰離子電池負極材料、碳導熱材料、高性能碳纖維、石墨烯、納米碳材料。
錦富技術:石墨烯制備技術。
中泰化學:子公司廈門凱納是國內首批從事石墨烯、石墨烯微片生產研發的新興專業化高科技企業。
寶泰隆:2015年7月份,公司與清華大學核能與新能源技術研究院在石墨烯復合磷酸鐵鋰,石墨烯復合硫正極,石墨烯復合磷負極等新型電極材料,新型石墨烯復合導電劑,石墨烯集流體改性,氧化石墨烯電解質等新體系電池的應用基礎研究。
中國寶安:子公司貝特瑞公司在原有石墨技術的基礎上,開始了石墨烯的研發和產業化攻關,獲得了多項石墨烯制備專利。
欣旺達:與南開大學簽署了《技術開發合作合同》,雙方就“石墨烯等新型電化學儲能器件材料及其關鍵技術”項目事宜進行全方位合作。協議內容包括雙方共建“石墨烯新能源材料聯合研發中心”等。
(綜合:百度文檔,偶家石油和化工網,鳳凰財經)
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