自石墨烯發(fā)現(xiàn)至今已經(jīng)有將近20年的時(shí)間，在這二十年里，它在加速二維（2D）材料的研究方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，并已在各種領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。

石墨烯是世界上第一種2D材料，它由一層碳原子構(gòu)成，比一根頭發(fā)的直徑還要細(xì)一百萬倍。2004年，英國曼徹斯特大學(xué)的Andre Geim和Konstantin Novoselov首先發(fā)現(xiàn)了這種材料，這是一種革命性的材料，使他們在2010年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

在本文中，將會(huì)簡要介紹石墨烯目前的使用情況、該領(lǐng)域目前的發(fā)展趨勢，此外還將分析其目前市場現(xiàn)狀，以及未來十年的發(fā)展趨勢。

01、石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域

石墨烯是一種非凡的材料。它比鋼強(qiáng)200倍，比鋁輕5倍。它具有高度的柔韌性、彈性和抵抗力；石墨烯還具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。

由于其令人印象深刻的性能，該材料已經(jīng)在眾多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了重要應(yīng)用，包括生物醫(yī)學(xué)、復(fù)合材料和涂料、電子、能源、傳感器、建筑、健康等。利用石墨烯可以實(shí)現(xiàn)無限的可能性，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的石墨烯應(yīng)用僅僅是一個(gè)開始。

石墨烯正在能源領(lǐng)域掀起波瀾，它已被用于太陽能電池、燃料電池、電池和核電站，以減少與某些工藝相關(guān)的排放。石墨烯也已成為醫(yī)療行業(yè)的重要材料，它被用于創(chuàng)新的藥物輸送平臺(tái)、新型癌癥治療、糖尿病監(jiān)測、牙科等領(lǐng)域。

當(dāng)然，由于石墨烯令人滿意的電學(xué)性能，石墨烯已被廣泛應(yīng)用于許多電氣領(lǐng)域，包括防水電子、晶體管、可穿戴設(shè)備、觸摸屏、柔性屏幕、彈性機(jī)器人、傳感器以及超導(dǎo)體。

02、石墨烯的研究熱點(diǎn)

石墨烯經(jīng)常成為學(xué)術(shù)界的頭條新聞。石墨烯的新應(yīng)用也不斷涌現(xiàn)。目前，石墨烯最有前景的領(lǐng)域之一是醫(yī)療保健領(lǐng)域，科學(xué)家們正在使用石墨烯開發(fā)更靈敏的診斷工具。

近日，萊頓大學(xué)（Leiden University）和Jülich研究中心（Jülich Research Centre）的一組研究人員在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）雜志上發(fā)表的一篇論文中進(jìn)行了概念驗(yàn)證演示，他們描述了能夠檢測HIV的下一代石墨烯電子生化傳感器設(shè)備，這揭開了生化傳感器設(shè)備的新篇章。

目前也有很多研究在探索如何將基于石墨烯的傳感器用于許多健康監(jiān)測應(yīng)用，例如用于監(jiān)測糖尿病等慢性疾病的可穿戴設(shè)備。

03、全球石墨烯市場現(xiàn)狀

2022年，全球石墨烯市場規(guī)模為3.37億美元，比2021的2.696億美元有所增長。此前，由于受到新冠疫情影響，2020年市場與2019年相比下降了0.2%。在疫情導(dǎo)致石墨烯需求意外下滑后，市場預(yù)計(jì)將繼續(xù)走強(qiáng)。從2022年到2029年，該市場預(yù)計(jì)將以30.5%的極高的復(fù)合年增長率增長，2029年預(yù)測期結(jié)束時(shí)市場規(guī)模有望達(dá)到21.722億美元。

全球石墨烯市場的主要參與者包括NanoXplore Inc（加拿大）、Graphenea SA（西班牙）、Avanzare Innovacion Tecnologia SL（西班牙）、Global Graphene Group（美國）、Directa Plus SPA（意大利）、常州Sixturn Element Materials Technology Co. Ltd（中國）、寧波Morsh Technology Co. Ltd（中國）、ACS Material（美國）、XG Sciences（美國）、Applied Graphene Materials（英國）、Thomas Swan&Co Ltd.（英國）、First Graphene（澳大利亞）、Talga Group（澳大利亞）和Graphite Central（美國）。

鑒于石墨烯是2004年才被發(fā)現(xiàn)的，科學(xué)家們?nèi)栽谂μ剿鬟@種材料如何用于不同的應(yīng)用。每年，越來越多的新應(yīng)用被添加到日益擴(kuò)大的應(yīng)用列表中。這種對石墨烯的深入研究有助于推動(dòng)這一領(lǐng)域。

目前，石墨烯市場面臨來自汽車和運(yùn)輸行業(yè)日益增長的需求。2021年底，電動(dòng)汽車用石墨烯電池問世。在接下來的十年里，人們將推動(dòng)電動(dòng)汽車取代化石燃料汽車，許多國家都制定了相關(guān)立法，以減少全球排放。這種向電力的轉(zhuǎn)變可能會(huì)增加對石墨烯的需求。

鑒于石墨烯市場仍然相對較新，因此它仍然面臨一些相當(dāng)大的限制，例如，由于成本和時(shí)間的原因，許多石墨烯制造商仍然沒有大規(guī)模生產(chǎn)高質(zhì)量的石墨烯。此外，該行業(yè)缺乏足夠的標(biāo)準(zhǔn)化，這可歸因于其相對較新。

04、石墨烯的未來方向

石墨烯市場將在未來十年繼續(xù)高速增長和發(fā)展。持續(xù)的研究和開發(fā)可能會(huì)為石墨烯在醫(yī)療、能源和電子等各個(gè)領(lǐng)域帶來許多新的應(yīng)用。隨著該行業(yè)從新冠肺炎疫情造成的挫折中復(fù)蘇并走出低谷，全球需求可能會(huì)繼續(xù)增加。

未來十年中，我們可能會(huì)有更多的石墨烯商業(yè)應(yīng)用，因?yàn)樗絹碓浇咏l(fā)揮其作為世界上第一種2D材料的全部潛力。它為2D材料行業(yè)鋪平了道路，這可能會(huì)導(dǎo)致許多科學(xué)突破，尤其是在醫(yī)療和能源領(lǐng)域。

審核編輯 ：李倩