石墨烯是一种由碳原子紧密堆积构成的二维晶体，是包括富勒烯、碳纳米管、石墨在内的碳的同素异形体的基本组成单元，是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料，也就是石墨的单层薄片。石墨烯是人类已知强度最高、韧性最好、重量最轻、透光率最高、导电性最佳的材料。

　　2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，在实验中成功地从石墨中分离出石墨烯，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

　　国内外石墨烯研究现状

　　自石墨烯问世以来，基于其独特的性质和非常广阔的应用前景，石墨烯的相关研究和产业化发展持续升温，欧盟、美国、韩国、日本等都发布或资助了一系列相关研究计划和项目，旨在大力促进本国的石墨烯技术研发及其应用研究。2006年—2012年间，美国国家自然科学基金会（NSF）关于石墨烯的资助项目有200多项。与此同时，美国国防部高级研究计划署也开展了多项石墨烯研究项目，重点布局石墨烯在超级电容器和下一代更小、更快的电子器件等前沿方向的应用。

　　欧洲作为石墨烯的诞生地，十分注重在这一领域的提前布局，先后开展了欧盟FP7、欧洲研究理事会、欧洲科学基金会的多项研究项目。2013年1月，欧盟委员会将石墨烯列为“未来新兴技术旗舰项目”之一，计划10年提供10亿欧元资助，将石墨烯研究提升至战略高度，形成以诺贝尔奖得主领衔的组团发展格局。同时欧盟成员国如英国、德国都制定了各国自身的研究计划。

　　韩国政府也积极支持本国科研机构和公司开展石墨烯技术研发及商业化应用研究。2012至2018年间，韩国原知识经济部预计将向石墨烯领域提供2.5亿美元的资助。目前韩国三星公司的石墨烯专利数量在企业界位居世界首位。日本也早在2007年就开始了对石墨烯技术开发项目的资助。

　　我国在石墨烯领域的研究起步与发达国家相比较晚，但在近几年的努力下，文献发表量和专利数量都已经位居全球首位，显示出我国在石墨烯科研上的强劲实力。可以说，我国在石墨烯研究领域正和发达国家一样处于起跑阶段。2012年，工业和信息化部发布《新材料产业“十二五”发展规划》，规划中的前沿新材料就包含石墨烯。国家科技重大专项、国家973计划围绕“石墨烯宏量可控制备”、“石墨烯基电路制造设备、工艺和材料创新”等方向部署了一批重大项目，取得了一批创新成果。国家自然科学基金委也启动了多项重大研究计划。据悉，工业和信息化部正在商讨准备出台高新材料重大研究计划，已经着手组织国家863计划重大专项的项目建议，石墨烯作为最有潜力的高新材料，可能会在后续的国家相关政策中得到扶持。

　　石墨烯联盟工作回顾

　　为了推动国内石墨烯研发及产业化进程，在科技部、工信部、国家发改委、国家自然科学基金委等的支持下，由清华大学、中国科学院金属研究所、中科院宁波材料技术与工程研究所、南京科孚纳米技术有限公司、北京现代华清材料科技发展中心等单位联合国内从事石墨烯技术研发及产业化的企业、大学、科研机构，成立了以提升产业技术创新能力为目标，企业发展需求和共同利益为基础的技术创新合作组织——中国石墨烯产业技术创新战略联盟（以下简称联盟）。联盟成立以来，先后组建了技术、标准、专利、资源、产业促进、国际合作等专门委员会来整合协调产业资源，提升产业技术创新能力，提高行业整体竞争力。通过这几个专业委员会的努力，联盟在成立的仅仅半年时间里，已经在诸多领域积极推进石墨烯的产业化进程，并取得了较大的进展。

　　加强政策引导

　　联盟成立后，在技术委员会主任、清华大学教授康飞宇的组织下，联盟汇总了所有成员的意见，形成了一份提供给科技部、工信部等部委的《关于石墨烯低成本规模化制备技术及应用研发重大项目建议书》，阐述了推进石墨烯产业的重要性和紧迫性，指出了石墨烯产业化的关键技术问题，并明确了石墨烯材料的近期产业化目标，即：重点实现石墨烯材料的低成本规模化制备技术；石墨烯材料作为添加剂在电池、塑料、涂料等领域中的应用，以及石墨烯透明导电薄膜在柔性显示器件中的应用。根据这些目标提出了石墨烯发展的重点支持方向。目前科技部对该建议已经基本认可，今年将出台相关的专项资金，组织国内石墨烯的优势院所和企业就上述重点目标进行攻关，解决石墨烯低成本规模化制备的技术瓶颈，并在石墨烯规模化应用中有所突破。

　　共建石墨烯产业应用创新示范基地

　　依托中国石墨烯产业技术创新战略联盟的资源集聚优势，选择具有强大的石墨烯产业应用基础的地区，通过与地方政府合作共建石墨烯产业创新示范基地，并对当地的石墨烯产业的发展进行统筹规划，可以有效地聚集石墨烯研发与产业化资源，加强石墨烯上下游企业之间的互动与合作，打造石墨烯产业集聚区，积极推动石墨烯产业的发展。

　　目前联盟已经和无锡、青岛分别签署了共建“石墨烯研发创新及产业化示范基地”战略合作协议。联盟为无锡市编制的《无锡石墨烯产业发展规划纲要》也已经通过当地相关部门的论证，已经于2013年12月18日公布实施。通过促进无锡市的石墨烯产业分工合作、资源共享与区域联动发展，实现当地石墨烯产业协同发展，把无锡市打造成具有国际竞争力的石墨烯产业发展示范区。目前，青岛石墨烯产业创新示范基地建设的各项前期准备工作基本完成，青岛的石墨烯产业发展规划也在编制中。

　　建设石墨烯公共平台

　　石墨烯总体来说还处于技术研发阶段，产业还处于起步期，因此要顺利实现科技成果的转化，科技研发的协同合作，必须加强公共服务平台的建设，包括科技创新服务平台、公共测试平台、公共研发平台的建设。

　　目前联盟已将江南石墨烯研究院和泰州石墨烯检测平台纳入其中，依托泰州石墨烯研究及检测平台成立了中国石墨烯研究及检测公共服务平台（泰州），为国内整个石墨烯行业提供统一规范的性能检测与结构表征服务。联盟在新建立的无锡、青岛等创新示范基地也和政府合作积极推进公共平台建设。无锡已经由无锡市、惠山区两级政府共同出资成立“无锡石墨烯技术及应用研发研究中心”，并注册为企业化管理的独立实体法人，搭建集应用研发、质量检测、科技合作、宣传展示等于一体的公共服务平台。前期将重点针对石墨烯材料宏量制备、石墨烯触控应用、石墨烯能源应用、石墨烯导热应用、石墨烯复合材料、石墨烯超级催化剂六大细分领域进行支持和布局，并组建了由刘忠范院士、成会明院士、康飞宇教授等国内一流专家组成的咨询委员会，指导推进中心的建设及运行，力争通过3～5年的发展，使中心运营实现从“政府扶持”到“自负盈亏”的转变。该中心将为国内有需求的科研机构、创新团队提供一个良好的实施石墨烯产品研发及工程化的平台，加速国内石墨烯的产业化进程。

　　为了理顺技术转化渠道和路径，联盟联合鲁南技术产权交易中心建立了中国石墨烯产业技术创新战略联盟技术转移服务平台。该平台可有效促进国内外石墨烯相关技术实现产业化落地，建立各高校及相关研究院所和企业间的联系，配合国内科技产业发展政策，推动产业技术创新，促进石墨烯技术转化和配套产业链的加速形成。目前，该平台已经完整搜集了国内外石墨烯相关专利，并进行了归类，将筛选具有较大产业化价值的专利，以便和投资方进行顺利对接。

　　实施石墨烯标准化战略

　　随着石墨烯研发的不断深入，石墨烯的生产与应用将逐步进入产业化阶段。然而，目前石墨烯材料的产业化定义、适用于石墨烯表征及检测的方法、石墨烯的关键性能指标等核心问题仍未在整个行业内达成广泛共识，这已经对石墨烯产业的发展和上下游企业间的交流造成了不可忽视的影响。尤其是投资市场上炒作石墨烯概念，混淆了外界对石墨烯的认识，一些鱼目混珠的“石墨烯”对石墨烯行业的健康发展产生了消极影响。因此，联盟充分发挥自身定位高、立足全局、资源整合能力强等独特优势，开展石墨烯产业的标准化工作，以加速中国石墨烯行业的规范化、规模化、持续化发展。

　　联盟组建了以中科院沈阳金属研究所任文才研究员为主任的标准化委员会，其核心任务就是针对石墨烯跨行业、跨领域、技术更新快的特点，从全局高度出发明确石墨烯标准化的发展目标、发展领域和重点任务，制定石墨烯标准化的工作路线，同时充分发挥标准化对于石墨烯行业的服务、支撑和引领作用。根据上述目标，标准化委员会设置了定义与性能工作组、制备技术工作组、检测与表征工作组、应用技术工作组，从这四个方面推进石墨烯的标准化工作。

　　在联盟标准委员会的组织下，2013年12月8日在泰州成功举办了首次中国石墨烯标准化论坛，集中了国内主流石墨烯相关的研究及产业化单位。会议上讨论了石墨烯材料的名词术语及定义以及石墨烯标准体系模型和工作路线图，与会人士基本同意将石墨烯限定为厚度在10层以内，碳原子层在1～10层的石墨烯及其相关衍生物统称为石墨烯材料；而碳原子层超过10层的应该归属石墨范畴，“石墨烯材料的名词术语与定义”的正式标准文档经过广泛讨论及表决，已经于2013年12月31日由中国石墨烯标准化委员会正式发布，并于2014年1月1日起实施。该标准是国内乃至国际上首个明确给出石墨烯关键名词术语和定义的标准。石墨烯标准化工作的顺利推进将有利于我国石墨烯产业健康有序地发展，同时对我国抢占国际石墨烯标准制定的话语权具有非常重要的战略意义。

　　规范指导石墨烯专利布局

　　石墨烯目前是一个非常热门的技术领域，现在是各国对这个新兴材料领域进行专利布局的关键时期。我国对石墨烯相关专利申请的重视相对较晚，但近年来增长非常迅速，截至2012年底，我国已受理的石墨烯专利申请数量已经跃居全球第一。联盟成立以后，专门组建了专利委员会，对国内外的专利情况进行摸底调查，并以此为依据对国内石墨烯专利的申请和布局进行规范指导。

　　在专利委员会主任刘兆平研究员的组织下，中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究人员经过近2个月的系统调研，专题分析了石墨烯制备技术和应用领域专利态势，撰写并发布了《石墨烯技术专利分析报告》。这是国内首份详尽而系统的石墨烯专业领域的专利分析报告。该报告系统分析了全球石墨烯专利的整体态势和研发热点，初步揭示了我国在石墨烯技术领域面临的知识产权风险与机遇。该报告为我国未来的石墨烯应用技术研发和专利申请与保护工作提供了专业化依据，为我国石墨烯产业的发展规划与布局提供了有益的参考。

　　加强交流，促进合作

　　为了促进国内石墨烯行业专家学者之间、研究院所与企业之间、石墨烯上下游之间的交流与互动，联盟在国内主办或者参与一系列的石墨烯行业交流活动。联盟2013年7月成立时在北京香山主办了石墨烯产业发展趋势及投资论坛，聚焦于低成本的石墨烯制备技术、石墨烯最具商业价值的应用领域，以及理性的投资石墨烯产业等方面，深入探讨了石墨烯的产业化发展方向，为专家学者、企业人士、投资机构及政府提供了一个充分互动的平台。同年9月份，联盟在无锡主办了石墨烯产业创新发展推介会，针对石墨烯材料的宏量制备，石墨烯材料在光电与传感、可印刷的石墨烯功能材料与器件、功能性石墨烯复合材料、水污染处理中领域的应用等方面开展学术探讨，让与会的下游应用方对石墨烯技术的认识在深度和广度上进一步得到了延伸。同年12月联盟又相继在江苏泰州和山东济宁分别举办了标准化论坛和石墨烯应用技术转移对接会，进一步为相关人士提供了一个交流和互动的平台。

　　石墨烯产业发展趋势与展望

　　2013年国内的石墨烯研发工作取得了较大进展，尤其是石墨烯规模化制备工艺得到了较大突破，其中，粉体已经有宁波墨西300吨生产线，常州第六元素100吨生产线正式投产，薄膜也有常州二维碳素和重庆墨西实现了石墨烯薄膜的中试生产。目前石墨烯产业最大的瓶颈仍在于下游应用，还没有一个领域可以实现石墨烯的规模化应用。因此实现石墨烯在下游的某一两个应用领域的突破是当前石墨烯产业化工作的重中之重。

　　在国内，必须依据我国的工业基础，由简入繁，因势利导，有目的、有规划、分阶段地推动石墨烯的商业化应用。有望于近几年在部分领域实现应用上的突破，这些领域包括：

　　高端添加剂。一方面通过无氧化或者弱氧化制备的石墨烯微片具有非常优异的导电和导热特性，它与炭黑具有类似的形态，但电导率较普通炭黑高出两个数量级，因而十分适合于作为导电添加剂，应用于锂离子电池、涂料、油墨、塑料、纺织材料等领域。另一方面，富含含氧官能团的功能化石墨烯，和树脂及高分子材料结合力强，十分适合用作高分子复合材料的补强填料，并使其功能化。石墨烯粉体作为高端添加剂而非基体材料，应用于电池、涂料、复合材料等领域，不仅工艺难度相对较小，而且中国在这些应用领域具有较强的技术实力和产业基础，可以说是目前最被市场和研究者看好的一项重要应用。目前国内很多公司已经在这方面做了大量的工作。

　　石墨烯导热材料。包括具有高导热系数的石墨烯散热片/膜，以及石墨烯改性的复合材料如热导纤维和导热塑料等。该技术领域市场大，在我国的电子和工程领域有迫切的市场需求，技术难度小，工艺相对成熟，有快速进入市场的机会。

　　用于触摸屏的石墨烯透明导电薄膜。尽管石墨烯的电学性能、大面积制备与转移以及成本等方面还有待提高，但是国内外已经有多家公司在薄膜显示领域取得较大进展，比如2012年初江南石墨烯研究院成功研制了首款手机用石墨烯电容触摸屏，中科院重庆研究院制备出了15英寸单层石墨烯，并成功制备了7英寸的触摸屏；而三星公司是最早制备出大面积石墨烯薄膜的公司。一旦石墨烯透明导电薄膜的低成本连续化生产获得突破，石墨烯触摸屏就能在电子产品中得到大规模的应用。

　　在其他一些应用领域，比如开发运用于超级电容器的具有超高比表面积的活性石墨烯材料、应用石墨烯透明导电薄膜生产廉价的柔性有机太阳能电池、应用于海水淡化和盐水处理的分子膜材料、应用于高强度复合材料的石墨烯纤维材料、石墨烯应用于生物器件中进行细菌诊断或基因测序等领域，相对来说在这些领域实现规模化应用所面临的技术问题较多，难度也相对较大，产业化的时间因此也相对更长一些。石墨烯最具附加值的应用在半导体领域，比如晶体管、高频元件、传感器等，一旦晶圆级尺寸石墨烯单晶薄膜的规模化制备技术取得突破，石墨烯将有望取代硅成为新一代半导体器件的核心材料，将为电子信息技术带来革命性的变化。但是这对全世界来说都是一个巨大的难题，可能需要十几年甚至数十年的努力，而且这一领域本身的资金、技术门槛都很高，基本为国外的几个半导体巨头所垄断，欧美在这一前沿性领域投入了大量的资金和力量，相对来说我国在这一领域的技术实力较弱，要在这一领域实现产业化任重而道远。