石墨烯將在2025年迎來大規模應用?

  石墨烯及其相關材料的應用前景如何?石墨烯發展至今成熟度究竟如何?日前,石墨烯旗艦合作伙伴位于德國卡爾斯魯厄的弗勞恩霍夫系統與創新研究所(ISI)的研究人員在2D Materials發表了兩篇論文,為未來石墨烯和相關材料在市場上的大規模使用制定了路線圖。
  石墨烯最初被制備至今,我們已經能夠穩定生產出高質量的石墨烯。石墨烯旗艦合作伙伴Fraunhofer IS負責人Thomas Reiss表示在過去的兩年中石墨烯的時長需求幾乎翻了兩番,其稱石墨烯有望在2025年之前走出目前依靠產品定制的局面,而迎來大規模的應用,并暢想屆時石墨烯可以應用到輪胎、電池和電子產品等無處不在的商品中。
  而在石墨烯及相關材料的市場化道路上,這一個十年似乎是具有決定性的。石墨烯旗艦合作伙伴弗勞恩霍夫?ISI的Henning D?scher表示:“到2030年,我們將能夠看到石墨烯是否真的像硅或鋼那樣具有顛覆性?!?br />   石墨烯最有前途的應用組合概覽
  01、復合材料和涂層
  石墨烯及相關材料(GRM)的增強性質使其作為復合材料添加劑或者涂料具有應用潛力。將GRM摻入復合材料中可以在技術要求較低的情況下提供多種應用機會,但具有很高的經濟敏感性(低價格,大批量生產)。 應用痛點包括實現最佳分散的GRM功能化,潛在的環境和健康風險以及從“奇妙的材料”到“下一個CNT”(碳納米管)的公眾認知。 這也適用于具有不同成本效益關系的涂料行業。GRM用作液體的添加劑具有更低的實施障礙,例如用于鉆井液。其他應用領域包括功能膜(脫鹽,水凈化)或與TiO2結合使用的光催化技術。
  02、儲能技術
  能源應用可能會為GRM開辟獨特的大容量市場。在儲能領域,石墨烯是增強型鋰離子電池,第四代電池概念(包括鋰硫,鋰空氣,氧化還原流)以及超級電容器的候選電極添加劑。迄今為止,亞洲公司主導著不斷增長的儲能市場。新型終端產品需要先進的性能和降低的成本,這為GRM提供了一些機會。歐洲公司在某些細分市場表現出優勢。超級電容器可提供更高的功率密度和動態存儲?;贕RM的性能提升可能會為更好的市場滲透鋪平道路。在能源轉換領域,GRM作為燃料電池的電催化劑似乎很有前途,在替代貴金屬(例如鉑金)的情況下,它們可能會釋放出巨大的成本降低潛力。然而,燃料電池汽車的技術進步可能會受到目前公眾和政治對純電動汽車的偏好的影響。在可再生能源發電方面,GRM在光伏領域有著巨大的前景,有可能取代透明導電氧化物頂觸點,但更成熟的技術如銀納米銀線構成了激烈的競爭。創新的鈣鈦礦太陽能電池技術可能會與主流材料標準(硅)競爭或補充,而GRM可能會成為電荷收集的推動者。
  03、電子和光子
  多種GRM應用可能會出現在電信,光電,光子,計算,傳感器,柔性和印刷電子中。大多數材料都要求最高的材料質量,如單層石墨烯,其缺陷容錯性低或無缺陷。晶圓規模的集成是一個重大的挑戰,也給市場帶來了巨大的機遇。橫切問題解決了半導體制造中的生產線前端和生產線后端以及封裝問題。GRM在光電子技術方面為高速通信,移動通信(5G及以上)似乎與歐洲經濟特別相關。帶隙的缺乏使石墨烯不能用于經典計算應用領域,但是在進一步小型化的背景下,功能化和其他2D材料在邏輯電路領域似乎很有前景。物聯網、工業4.0、移動電子或自動駕駛等全球趨勢為各種集成傳感器創造了大規模市場,這些細分市場中,為基于GRM的創新解決方案的早期進入市場提供了各種機會。
  04、生物醫學
  生物醫學領域為GRM提供了獨特的應用機會。受益于基于GRM的涂層、復合材料或傳感器的醫療設備可能最接近市場。生物醫學領域獨特的新興應用包括柔性,可穿戴和移動設備以及藥物輸送。制藥和醫療器械市場有特殊的規定,因此需要大量的質量、安全性和有效性證明。

作者:鑫通金屬   發布日期:2020-12-13

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