新型材料石墨烯发现后,应用广泛,也给我们很多行业的发展带来了很大的帮助,石墨烯的价格一直上涨中,相关股票股受益上涨,未来可以持续关注。
石墨烯——“改变21世纪”的神奇材料
石墨烯是一种从石墨中剥离出来,由碳原子构成的单层片状结构新材料,厚度仅为一个碳原子,是目前已知的世界上最薄的材料。这种石墨晶体薄膜的厚度只有0.335纳米,把20万片薄膜叠加到一起,也只有一根头发丝那么厚。石墨烯是六角形呈蜂巢晶格的平面薄膜,强度是钢的100多倍。它是已知材料中电子传导速率最快的,具有97.7%的透光率,并具有优良的热导率。通俗地讲,目前在自然界中,石墨烯这种材料最薄、最结实、导电性极好,在工业领域中几乎无所不能。可以说,“超级材料”这一称号对于石墨烯是名副其实。
它是2004年由曼彻斯特大学的科斯提亚诺沃谢夫和安德烈盖姆小组首先发现的。石墨烯的问世引起了全世界的研究热潮。它不仅是已知材料中最薄的一种,还非常牢固坚硬;作为单质,它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。石墨烯在原子尺度上结构非常特殊,必须用相对论量子物理学才能描绘。 石墨烯结构非常稳定,迄今为止,研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况。石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧,当施加外部机械力时,碳原子面就弯曲变形,从而使碳原子不必重新排列来适应外力,也就保持了结构稳定。 这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时,不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强,在常温下,即使周围碳原子发生挤撞,
石墨毡石墨烯中电子受到的干扰也非常小。
石墨烯应用领域
中科院近期发布的一份报告指出,石墨烯的研究和产业化发展持续升温,从石墨烯专利领域分布来看,其应用技术研究布局热点包括:石墨烯用作锂离子电池电极材料、太阳能电池电极材料、薄膜晶体管制备、传感器、半导体器件、复合材料制备、透明显示触摸屏、透明电极等。主要集中在如下四个领域:
(一) 传感器领域。
石墨烯因其独特的二维结构在传感器中有广泛的应用,具有体积小、表面积大、灵敏度高、响应时间快、电子传递快、易于固定蛋白质并保持其活性等特点,能提升传感器的各项性能。主要用于气体、生物小分子、酶和DNA 电化学传感器的制作。新加坡南洋理工大学开发出了敏感度是普通传感器1000 倍的石墨烯光传感器;美国伦斯勒理工学院研制出性能远超现有商用气体传感器的廉价石墨烯海绵传感器。
(二) 储能和新型显示领域。
石墨烯具有极好的电导性和透光性,作为透明导电电极材料,在触摸屏、液晶显示、储能电池等方面有很好的应用。石墨烯被认为是触摸屏制造中最有潜力替代氧化铟锡的材料,三星、索尼、辉锐、3M、东丽、东芝等龙头企业均在此领域作了重点研发布局。美国德州大学奥斯汀分校研究人员利用KOH对石墨烯进行化学修饰重构形成多孔结构,得到的超级电容的储能密度接近铅酸电池。密歇根理工大学科学家研发出一种独特蜂巢状结构的三维石墨烯电极,光电转换效率达到7.8%,且价格低廉,有望取代铂在太阳能电池中的应用。东芝公司研发出石墨烯与银纳米线复合透明电极,并实现了大面积化。
(三) 半导体材料领域。
石墨烯被认为是替代硅的理想材料,大量有实力的企业均开展了石墨烯半导体器件的研发。韩国成均馆大学开发出了高稳定性n型石墨烯半导体,可以长时间暴露在空气中使用。美国哥伦比亚大学研发出石墨烯-硅光电混合芯片,在光互连和低功率光子集成电路领域具有广泛的应用前景。IBM 的研究人员开发出了石墨烯场效应晶体管,其截止频率可达100GHz,频率性能远超相同栅极长度的最先进硅晶体管的截止频率(40GHz)。
(四) 生物医学领域。
石墨烯及其衍生物在纳米药物运输系统、生物检测、生物成像、肿瘤治疗等方面的应用广阔。以石墨烯为基层的生物装置或生物传感器可以用于细菌分析、DNA 和蛋白质检测。如美国宾夕法尼亚大学开发的石墨烯纳米孔设备可以快速完成DNA 测序。石墨烯量子点应用于生物成像中,与荧光体相比具有荧光更稳定、不会出现光漂白和不易光衰等特点。石墨烯在生物医学领域的应用研究虽处于起步阶段,但却是产业化前景最为广阔的应用领域之一。
石墨烯概念股一览
供给方面,截至当前,全国因环保 政策导致停产或减产的产能达20-30万吨,到2016年石墨电极产量仅50万吨。随着后续环保督查组的督察力度加强,企业复产之路仍困难重重。需求方面,近来国家对中频炉打击趋严,部分中频炉开始转换为电炉,将带动石墨电极需求的增加。目前具备转为电炉资质的产能约3000~4000万吨,将新增石墨电极需求近10万吨,占国内产量约20%。石墨电极价格暴涨,相关公司盈利有望大幅飙升。
相关概念股:
方大炭素:是国内最大的石墨电极生产企业。
南洋科技:布局石墨烯,战略发展路径清晰。
*ST烯碳:公司本次募投项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、汽车动力电池所需锂离子电池负极材料、碳导热材料、高性能碳纤维、石墨烯、纳米碳材料。
锦富技术:石墨烯制备技术。
中泰化学:子公司厦门凯纳是国内首批从事石墨烯、石墨烯微片生产研发的新兴专业化高科技企业。
宝泰隆:2015年7月份,公司与清华大学核能与新能源技术研究院在石墨烯复合磷酸铁锂,石墨烯复合硫正极,石墨烯复合磷负极等新型电极材料,新型石墨烯复合导电剂,石墨烯集流体改性,氧化石墨烯电解质等新体系电池的应用基础研究。
中国宝安:子公司贝特瑞公司在原有石墨技术的基础上,开始了石墨烯的研发和产业化攻关,获得了多项石墨烯制备专利。
欣旺达:与南开大学签署了《技术开发合作合同》,双方就“石墨烯等新型电化学储能器件材料及其关键技术”项目事宜进行全方位合作。协议内容包括双方共建“石墨烯新能源材料联合研发中心”等。
(综合:百度文档,偶家石油和化工网,凤凰财经)
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