石墨烯产业化现状、关键制备技术突破与商业应用展望｜深度解读

石墨烯产业化现状、关键制备技术突破与商业应用展望｜深度解读

石墨烯被誉为21世纪战略性新兴材料。 2004年，两位英国物理学家通过撕开胶带的方式获得了它，其优越的性能得到了公众的认可。 2010年，这两位科学家荣获诺贝尔物理学奖。 2018年，麻省理工学院青年科学家曹原和他的合作者导师发现双层石墨烯中的魔角超导现象，开启了研究的新篇章。 短短十几年，石墨烯突破性的理论研究成果不断涌现。

石墨烯优异的材料性能不仅激发了学术界的科研热情，也掀起了应用开发和产业化的热潮。 近年来，石墨烯产品逐渐出现在人们的生活中。 从石墨烯口罩、口罩、内衣等生活用品到石墨烯电池、散热片等，石墨烯正在从实验室走向市场。

然而石墨烯仍然是一种非常年轻的材料，在很多方面还存在瓶颈和挑战。 如何实现石墨烯的可控、规模化、高质量制备，如何开发石墨烯的功能并拓展其应用领域，如何创造并保持石墨烯产品的市场竞争力，是当前石墨烯发展面临的根本问题。石墨烯产业。 本文简要总结了我国石墨烯产业化现状、关键制备技术突破以及商业化应用，帮助读者对该领域有一个基本的了解。

1、石墨烯：21世纪战略性新兴材料

石墨烯（）是一种由碳原子排列成蜂窝结构的二维材料。 最早的科学家认为它只是一种理论材料，不可能以自由状态存在。 直到2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆用透明胶带剥离法成功地将石墨烯从石墨中分离出来，并表征了石墨烯这种二维材料的优越性能。 受他们工作的启发，石墨烯的学术研究成果在接下来的十年里持续激增。 两位科学家还因其开创性研究而荣获2010年诺贝尔物理学奖。

碳材料家族也因石墨烯的发现而变得更加完整。 该家族目前包括零维富勒烯、一维碳纳米管、二维石墨烯以及三维石墨和金刚石。 石墨烯不仅是单层碳原子材料，还可以成为构成其他维度碳材料的基本单元：将石墨烯包裹成球体可得到零维富勒烯，滚动石墨烯可产生一维碳纳米管。 ，通过石墨烯的堆叠可以获得三维石墨结构。

图1| 石墨烯与其他碳材料的关系（图片来源：刘开辉等，《石墨烯的结构与基本性能》，华东科技大学出版社，2020.10）

石墨烯是目前已知最硬、最薄的材料，具有非常高的透光率，密度大到除了质子之外的任何物质都可以穿透它，具有极高的电子迁移率、导热性并可以承载极高的电流密度。 它集多种优异性能于一身，在电子信息、能源、功能材料、生物医药、航空航天、节能环保等领域具有重要的潜在应用前景。 因此，石墨烯不仅被认为是21世纪的战略性新兴材料，也有望成为继石器、青铜、钢铁、硅之后，迎来新文明时代的标志性材料。

我们举两个简单的例子来说明石墨烯的应用。 石墨烯第一个有前景的应用是在柔性电子领域。 广泛应用于电子产品的透明导电涂料要求极低的表面电阻和高透光率。 这就是石墨烯的优点。 石墨烯材料的表面电阻可低至~30 Ω。 /□，具有高达97.7%的透光率，以及非常好的机械弹性和化学稳定性，被认为是目前主流氧化铟锡（ITO）的潜在替代品。 石墨烯还可以在光子器件中发挥重要作用。 例如，石墨烯光电探测器是目前的研究热点之一。 与只能检测有限波长的传统半导体光电探测器相比，石墨烯可以检测更宽的波长，从紫外线到红外线。 此外，石墨烯的可操作带宽也非常高，适合高速信息传输。

根据石墨烯的宏观形貌，大致可分为粉末状和薄膜状两类。 石墨烯粉体是指纳米级、微米级石墨烯片的无序聚集体，主要通过液相剥离、氧化还原等方法制备。 石墨烯薄膜是在特定基材表面生长或生长后转移到其他基材上的连续石墨烯材料。 在显微镜下，由于制备过程的限制，它们可能是局部不连续的（称为缺陷）。 宏观上，尺寸可以达到厘米甚至米尺度，主要通过化学气相沉积、机械剥离等方法制备。 与石墨烯粉末相比，薄膜的优点是连续性和厚度均匀性，也能更好地表征石墨烯优越的物理和化学性能。

图2｜石墨烯粉体（左，常州六元材料科技有限公司）和石墨烯薄膜（右，无锡格飞电子薄膜科技有限公司）的工业制备（图片来源：朱等, 弥撒 和 , , 2018)

大批量、低成本生产高品质石墨烯材料是实现石墨烯应用产业化的前提。 目前石墨烯的制备大致可归纳为两类技术路径。 一种是自上而下的方法，即从石墨本身获得石墨烯（也称为石墨路径），另一种是自下而上的方法。 ，从含碳化合物制备石墨烯（也称为碳原子途径）。 让我们仔细看看不同制备方法之间的差异。

自上而下：1）液相剥离法（-phase，简称LPE），将石墨分散在有机溶剂或特定表面活性剂中，利用超声波等手段，将单层或多层石墨烯从石墨表面去除剥离，然后通过离心分离得到石墨烯分散液。 最后，可以将石墨烯沉积在不同的基底上，得到石墨烯。 该方法是低成本制备石墨烯粉体的主流方法之一，但问题是产品质量较差，工艺改进仍有很大空间； 2）氧化还原法（产物称为氧化物，简称rGO），用硫酸、硝酸、高锰酸钾、过氧化氢等强酸和强氧化剂氧化天然石墨，得到氧化石墨，然后通过分散物理剥离和高温膨胀得到氧化石墨烯，最后还原得到还原氧化石墨烯。 该方法也是国内制备石墨烯粉体的主流方法之一。 操作简单，成品率高。 但问题是产品缺陷高、环境污染严重。 从长远来看，产业化前景并不明朗； 3）机械剥离法（ ），即通过撕下胶带从石墨中提取出单层石墨烯。 该方法制备的石墨烯具有优异的电学、光学、热力学和机械性能，且该方法操作简单，易于在实验室实现，但缺点是该方法对石墨烯尺寸和形状的控制较差，且无法放大，无法用于工业化批量生产；

自下而上（-up）：4）化学气相沉积法（简称CVD），以含碳气体（如甲烷）为原料，在上方环境下，在铜等基材上通过化学反应析出碳1000摄氏度。 自动生长形成石墨烯薄膜。 该方法得到的石墨烯薄膜具有最好的结构可控性和质量。 它被认为是大规模制备石墨烯最有前途的方法。 我们稍后会详细介绍； 5）SiC晶体外延生长方法将SiC衬底在真空中加热到1,250-1,450摄氏度，蒸发SiC表面的硅原子，留下碳原子重新结合成石墨烯。 该方法设备要求较高，衬底价格昂贵，且生成的石墨烯难以从衬底上转移，因此产业化潜力较低。

综上所述，石墨烯粉末和石墨烯薄膜的制备方法优缺点比较突出。 氧化还原法和液相剥离法得到的石墨烯粉体质量较差，非碳杂质较多，厚度难以控制，存在环境污染问题。 化学气相沉积法制备的石墨烯薄膜的层数和结构更容易控制，但剥离和转移仍存在一定的挑战，且成本较高。 下图简单总结了不同制备方法带来的石墨烯产品质量与成本的关系。

图3｜不同制备方法下石墨烯的产品质量与量产成本的关系（图片来源：et al., A for, , 2012）

2、石墨烯产业化现状：上游规模化制备关键技术亟待突破，中游产品质量参差不齐，下游缺乏杀手级应用驱动力。

理想的石墨烯是一种完美的二维蜂窝状单晶纯碳材料，但实际上石墨烯是一种有缺陷的多晶薄膜或由单晶碎片堆叠而成的粉末。 现实与理想之间存在巨大差异。 根据国际标准化组织ISO的定义，石墨烯可以是单层、双层、多层（3-10层）或纳米片结构（厚度1-3纳米，直径100纳米至100微米）。 2018年，新加坡国立大学的Alan和Neto以及诺贝尔奖获得者和其他合作者在该杂志上发表了一篇研究论文。 他们对来自美洲、欧洲和亚洲的60家石墨烯制造商的产品质量进行了测试和分析。 结果表明，目前石墨烯产品的质量远未达到预期。 大多数公司只生产极小的石墨片（ ）而不是石墨烯。 石墨烯的大部分应用潜力并不能在这些产品中体现出来。 从具体量化来看，大多数公司的产品含有50%符合ISO定义的石墨烯，而且纯度很差。 即使在产品中石墨烯含量超过40%的公司中，石墨烯颗粒直径超过5微米的也很少。 石墨烯的理想碳含量是100%，但现实是它在制备过程中掺杂了许多杂质。

综上所述，全球范围内生产高品质石墨烯粉体难度极大。 市场上基本不可能找到符合ISO标准的高品质石墨烯，这严重限制了石墨烯应用研究的进展。 将不符合质量标准的产品称为石墨烯，也影响石墨烯产业的发展前景。 该杂志在一篇评论文章中称此类产品为“假（假石墨烯）”

图4｜现有石墨烯粉体产品质量远不及预期（图片来源：et al., The flake, 2018）

石墨烯产业化发展迅速，但亟待关键技术突破和产业政策正确引导。 一方面，市场上现有的石墨烯产品质量并不理想。 高品质石墨烯制备难度大，技术亟待突破。 另一方面，全国多省市兴起石墨烯产业发展热潮，石墨烯产能快速增长。 ，甚至出现产业发展过热的情况，迫切需要顶层政策的正确引导。

据中国科学院院士、北京大学教授、北京石墨烯研究院院长刘忠范院士在《战略前沿新材料——石墨烯出版工程》系列的前言中介绍及相关采访，我们了解到三组数据：1）中国无论是石墨烯科研还是产业化都已经走在了世界前列。 截至2020年3月，中国大陆石墨烯论文发表量达10.2万篇，占全球份额30%以上； 截至2018年底，全球石墨烯相关专利申请总数为6.9万件，其中来自中国大陆的专利数量高达4.7万件，占比近70%； 2）2018年，我国石墨烯粉体和石墨烯CVD薄膜年产能分别达到约5100吨和650万平方米，超过其他国家的总和，实际上已经存在产能过剩问题； 3）截至2020年3月，我国石墨烯企业总数已达1.2万家，全国设立石墨烯中心29家，石墨烯产业园重复建设严重，石墨烯研究院54家，石墨烯创新8家且与当地产业结合不充分，造成资源浪费。

由于石墨烯制备工艺仍需完善，且下游高价值应用领域研究不足，产能过剩在一定程度上造成了资源浪费，给石墨烯产业发展带来挑战。 赛迪智库在《2020年、2021年中国石墨烯产业发展形势展望》中指出，国内石墨烯产业发展需要关注以下重要问题：

1）关键技术有待突破，下游大规模应用受到限制。 目前国内不少石墨烯粉体制备公司或机构大多采用氧化还原法，存在严重的环境污染问题。 同时，生产的石墨烯粉末含有大量缺陷。 石墨烯薄膜的规模化制备尚不成熟。 市场上存在很多问题。 产品质量良莠不齐，制约下游大规模应用； 2）缺乏龙头企业，国内石墨烯产业化创新主要依靠以材料生产为主的中小企业，中小企业在变革性技术研发方面面临现金流压力。 不到位，往往侧重于投资小、见效快的低价值市场领域。 高价值应用（如光电器件、半导体、集成电路等）研究不足。 只有少数下游巨头企业通过参股或控股的方式参与石墨烯产业。 另一方面，海外有三星、IBM、英特尔、巴斯夫等行业巨头，更多专注于高端、前沿应用领域，这造成了石墨烯产业发展的差距。国内外； 3）同质化竞争严重，石墨烯下游产品近80%集中在石墨烯。 在加热器、理疗器、可穿戴产品、涂料、导电助剂等领域，由于技术门槛低、产品附加值低、成本高等因素，导致此类产品不具备较强的市场竞争力； 4）产业生态系统不成熟，行业整体亏损，尚未找到盈利模式，无法依靠市场维持运营，全产业链生态系统脆弱。

进入2021年，“十四五”开局之年、后疫情时代元年，石墨烯产业规模增速开始理性放缓，关键核心技术逐步取得突破，特别是在下游，石墨烯散热。 材料应用开始迎来发展热潮。

图5｜石墨烯产业发展进入“平台期”，产业规模增速放缓，真正的市场机遇或蕴藏其中（图片来源：赛迪智库《中国石墨烯发展形势展望》） 2021年石墨烯产业”）

3、石墨烯规模化制备突破：化学气相沉积（CVD）制备高品质石墨烯

在所有石墨烯制备方法中，综合考虑大规模制备的可行性、产品质量和生产成本以及环境保护等因素，化学气相沉积（CVD）是最有大规模制备潜力的石墨烯制备方法。要求。 20世纪60年代和70年代以来，随着半导体和集成电路技术的发展，CVD已成为不可或缺的关键技术。 如今，CVD技术不仅是生产半导体原料超纯多晶硅的唯一方法，也是硅单晶外延、砷化镓、II-IV族等III-V族半导体的基本生产技术半导体单晶外延等。

2009年，时任美国德克萨斯大学奥斯汀分校博士后研究员的李雪松博士（现为中国电子科技大学教授）、Ruoff教授等合作者成功利用CVD技术制备了大面积铜基板上均匀的单层石墨烯薄膜。 该成果发表在期刊上，并被评选为年度重大科技突破之一。 此后，铜基石墨烯CVD薄膜的制备技术迅速发展，现已成为工业化制备石墨烯薄膜的主要技术。

下图展示了CVD的反应原理。 在石墨烯CVD薄膜的制备过程中，加热到1000摄氏度以上的真空反应室中充满碳源气体（通常是甲烷）、氢气和氩气。 碳源气体发生前驱体反应（脱氢）形成CHx前驱体（并副产氢气），前驱体吸附在基材表面并在扩散过程中发生表面化学反应（进一步脱氢）形成碳原子，碳原子聚集成连续薄膜，石墨烯。

图6｜化学气相沉积法CVD反应原理（图片来源：李雪松等，《石墨烯薄膜的制备》，化学工业出版社，2019.06；林等，气相中的间隙与理想，2018 ）

选择合适的基底（也称衬底）材料对于石墨烯的制备至关重要，而基底材料的不断演变也推动着石墨烯制备技术的进步。 目前金属基板是主流，主要是铜、铜镍合金等材料。 石墨烯在不同基底上的生长机制不同。 例如，碳在铜、金、铂等金属中的溶解度较低。 生成的石墨烯为单层，适合制备大尺寸单晶石墨烯，但不利于制备单晶多层石墨烯； 碳在镍、钴、银等金属中的溶解度较高，石墨烯多为不均匀多层。 适合制备大面积石墨烯薄膜，但无法获得单晶石墨烯。 在金属衬底上生长的石墨烯制备后需要转移到目标衬底上，然后制成器件。 目标衬底通常是非金属衬底，例如蓝宝石。 为了避免转移过程对石墨烯造成污染、掺杂或结构破坏，科学界目前也在研究直接在非金属基底上制备石墨烯，并取得了一定进展，但还远未成熟工业化。

实验室制备的石墨烯薄膜的面积往往只有几平方厘米。 然而，在工业化生产和应用中，大规模石墨烯薄膜制备不仅对数量（总面积）有要求，而且对单个产品的面积也有要求。 可能需要达到几十平方厘米甚至平方米的水平。 实验室研究对石墨烯薄膜的质量要求极高，而工业化生产则需要兼顾质量和生产成本，做到质量与应用相匹配，注重材料结构的可控性。

三星和索尼是较早开始探索石墨烯CVD薄膜量产的两家公司。 他们都采用了卷对卷（R2R）石墨烯制备和转移工艺。 该过程是在连续卷的铜箔基板上制备石墨烯。 它可以将准备和转移结合起来，提高生产率，提高自动化程度，减少人为操作因素，有助于获得更高的产品资质。 效率、质量和可靠性。

图 7 | 制备和转移石墨烯薄膜的R2R过程示意图。 从左到右依次为合成准备、层压、溶解/掺杂、图案化和转移到目标基板（图片来源：Sun et al., , , 2021）

图8| R2R转移石墨烯示意图（图片来源：Bae et al., Roll-to-roll of 30-inch film for , , 2010）

我们先来看看三星和索尼在石墨烯CVD薄膜制备方面的早期探索成果。 三星与韩国成均馆大学等机构的联合研究团队于2009年开始布局石墨烯R2R生长和转移工艺，并于2014年开发出相对成熟的中试规模自动化生产线。2010年，Bae等人。 在杂志上发表了一篇论文。 他们率先设计了铜箔R2R方案，制备并转移对角线长度为30英寸的单层石墨烯，然后采用堆叠方法制备4层石墨烯。 透光率为90%，表面电阻为30Ω/□，其性能优于当时的ITO透明导电薄膜。

索尼紧随三星的脚步，开发了R2R石墨烯薄膜制备工艺。 2013年，索尼及其合作者在该杂志上发表了一篇论文。 他们采用焦耳加热方式，直接对悬浮在两个滚轮之间的铜箔施加电流，将其加热到1000摄氏度左右，避免了反应釜整体温升带来的高能耗。 （该方法也称为冷壁-CVD），制备出长100米、宽230毫米、厚36微米的石墨烯，表面电阻为150Ω/□。

图9｜三星设计的石墨烯薄膜R2R制备及转移工艺（图片来源：Bae et al., Roll-to-roll of 30-inch film for , , 2010）

近十年来，得益于技术进步，石墨烯CVD薄膜的大规模制备潜力和产品质量不断提高。 刘忠范院士研究团队在2020年发表的ACS Nano期刊论文中指出，大规模石墨烯生产最终必须满足产能、良率、成本、设备等一系列要求，产品还必须满足导电性、断裂性同时测定强度和透光率。 速率、载流子迁移率、热导率等关键性能指标。 他们总结了石墨烯CVD薄膜规模化生产的主要技术路线如下图所示。 总共有4条路径，每条路径都需要分阶段解决工业生产中不可避免的实质性问题：

1）金属衬底上单层石墨烯生长路线：第一阶段主要解决衬底设计、层数控制和畴尺寸问题。 第二阶段解决缺陷密度、皱纹和掺杂以及表面污染的问题。 第三阶段 分阶段解决大面积、均匀性、生长速度、可转移性问题； 2）将石墨烯薄膜从金属基板上剥离并转移到目标基板上：沿着前面的路径，第一阶段解决完整性、清洁度问题，转移介质和目标基板的问题，第二阶段将解决问题大面积、转移效率和伴随的掺杂； 3）金属衬底上多层石墨烯生长路线：第一阶段将主要解决衬底设计、层数控制、石墨烯扭转角控制问题，第二阶段解决大面积、生长速率、均匀性和可转移性； 4）直接在目标基板上生长的无转移路线：这是一种比较理想的路线，但仍有很多探索工作的路线是在第一阶段确定生长基板并解决域尺寸、缺陷问题密度和层数控制。 第二阶段解决大面积、均匀性、增长率问题。

图10｜大规模生产石墨烯CVD薄膜的技术路线和关键问题（图片来源：Zhang et al., New:, ACS Nano, 2020）

我们以北京石墨烯研究院（BGI）为例，介绍目前大规模制备石墨烯CVD薄膜的最新进展。 华大基因由刘忠范院士领衔，成立于2018年，依托北京大学等单位10年的技术积累。 华大基因近年来在石墨烯科研和产业化方面取得了突出成就，目前团队规模已超过200人。

华大基因将研究院与公司合二为一。 BGIC公司于2020年底开业，致力​​于品牌石墨烯材料规模化生产、制备及检测设备制造、材料及设备营销及销售、检测服务、定向研发代工服务、产业咨询与投资和融资服务等等。 研究院致力于以下研发方向：1）主流石墨烯材料（薄膜、单晶硅片、纤维及复合材料）规模化制备技术、工艺及装备； 2）特种石墨烯改性复合材料规模化制备技术、工艺及装备； 3）军工驱动的石墨烯技术； 4）石墨烯热管理应用技术，包括电加热、导热、散热等技术。 这是基于业界的预测，石墨烯材料最有希望快速产业化的是热管理； 5）旗舰石墨烯器件技术，包括高速光通信器件和医疗物联网技术。 目前，研究所已设立标签石墨烯材料研究部、石墨烯纤维技术研究部、石墨烯器件技术研究部、石墨烯热管理技术研究中心、装备研发中心、质量检测中心等部门。

华大基因近年来取得了许多重要的技术突破。 我们参考刘忠范院士和彭海林教授课题组的学术论文产出，给出以下案例（未全部覆盖）：

1）4英寸Cu(111)/蓝宝石晶片的制备及无皱单晶石墨烯生长的实现。 此前，大多采用Cu(100)表面作为基底，导致生长的石墨烯出现皱纹，从而影响其电性能。 在邓兵博士及其合作者的工作中，他们成功地以Cu(111)/蓝宝石为衬底制备了晶圆尺寸的无皱石墨烯单晶，并将其转移到蓝宝石靶衬底上，表现出了电学性能优于皱纹石墨烯，表面电阻达到∼275 Ω/□。 The were in the form of a paper in the ACS Nano in 2017. C&EN that the " out the of (out's)".

图 11 | -free was on Cu(111)/ (Image : Deng et al., -free - wafer grown on -, ACS Nano, 2017)

2) A was made in the 4-inch CuNi(111) - alloy wafer and large-scale was . Dr. Deng Bing and his a 4-inch CuNi(111) - alloy and ultra-fast of a 4-inch wafer (Ni the speed of the , a 4-inch wafer into The time of the wafer is to 10 , which is 50 times than the rate of on Cu(111), and ); it also a batch of 25 of 4-inch For the of , the of the can reach 10,000 . It is the first in the world to the large-scale of . were in the in the form of a paper in 2019. to on the , BGI has also in the of six-inch - .

图 12 | Rapid of wafer on CuNi alloy (Image : Deng et al., and of - for - . , 2019)

13｜Batch of ( : Deng et al., and of - for - . , 2019)

3) foil and it into large-area foil. vapor based on is the most for high- films. , foil is foil with a large of grain , which the size of . , , to large-size , we must first grain and large-area foil. They a and cheap and foil into a of foils with plane in a low-cost . The were in the in the form of a paper in 2020. Above, the first is Li Yang Lizhi. At , the team has with size on A3 size Cu(111) foil.

4) Cold wall CVD and ultra-clean . to the of the CVD wall, it can be into hot-wall (HW-CVD for short) and cold-wall (CW-CVD for short). In HW-CVD (such as tube ), the is from the outer wall, and the high in the is . The above the is prone to gas phase to , which can often be seen in the . from is seen. In the CW-CVD , the heat by Joule of the is on the , which can the gas phase , the of . The and of in this way are also . The were in the in the form of a paper in 2020. The first is Dr. Jia .

14｜ of hot wall (upper, HW) and cold wall (lower, CW) CVD . Using cold wall CVD can the of (Image : Jia et al., of using cold-wall vapor, , 2020)

5) of ultra-clean by gas . Dr. Zhang and his a paper in the in 2019, the of using gas to etch on the of to the of the to 99%, away the . after has and . At the same time, the is , , low-cost, and , so it is more for large-area, low-cost batch of ultra-clean films. Based on this , the team an A3-size ultra-clean batch .

15｜Ultra-clean by ( : Zhang et al., Large-Area of ​​via of with, , 2019)

6) of ultra-clean by gas . Dr. Sun and his took from the lint- used in daily life and a that uses the force of to on the of and even clean the . The in the the and of . The paper was in the in 2019 and on the cover of the issue.

16｜Ultra-clean by (Image : Sun et al., A Force-Lint for , , 2019)

In order to the of and R&D as soon as , BGI has also a "R&D OEM" -- route to cater to the needs of user . It has now more than ten . , BGI has : 4-inch , roll-to-roll films, A3 size films, A3 size ultra-clean films, and super glass , glass fiber, etc.

17｜BGI's “R&D OEM” -- route ( : BGI )

4. : drive heat , and we look to the of more .

2020, the lower of the chain by and began to use in new , and made for R&D . are in a boom.

the first of film in , in May 2020, China's first 5G with ultra-thick 3D heat , with a total of 400 . The of Raw of the of and : "Under the trend of high and of , the of heat in the of to . With the of the 5G phone wave and the peak of base , has The high and are to its in for ." In 2021, Sixth Co., Ltd. that it had a large order of 400 tons of oxide from and full-scale the year. In , in June 2020, made a in Co., Ltd. whose are films and .

In 2020, the made by Hubei River Fund in Mo Rui Co., Ltd. ( in and other ). With the of from , GF Xinde and other , Mo Rui Co., Ltd. Rui more than 100 yuan in in 2020. not only in Mo Rui, but also used the 's heat for 5G high-end . to Moray 's , Moray its first order in June 2020 to apply film to . The to an of 2 of film by the end of 2021. scale.

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18｜ 5G phone film size ( : )

2020 年爆发的疫情催生了石墨烯的新应用领域，诸如石墨烯防护口罩之类的产品拉近了石墨烯材料与大众的距离，然而这类产品是否比采用传统的活性炭吸附剂的产品更有市场竞争力，仍有待进一步验证。石墨烯真正的杀手锏级应用还在孕育中，寻找石墨烯杀手锏级别应用也是驱动产业良性发展的绝佳动力。以石墨烯玻璃为例，利用高温CVD 方法在玻璃表面直接生长石墨烯，将导电的石墨烯与传统的玻璃材料复合，得到了一种高导电率、高热导率和高透光率的新材料，可以用于现代家居生活中的智能窗。其他的可能的“杀手锏”级应用也包括石墨烯作为表面外延衬底与III-V 族半导体光电材料复合、作为透过膜用于海水淡化和同位素分离、以及石墨烯在红外探测和太赫兹领域的应用。

图19｜寻找石墨烯的杀手锏级别应用举例，a- 将石墨烯与基底、功能层材料结合，可广泛应用于建筑等诸多领域，bc- 将石墨烯与玻璃结合可做成石墨烯智能窗户，de- 采用石墨烯的发光二极管，f- 应用于可调节滤网（图片来源：Lin et al., for , , 2019）

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