提到石墨烯，相信大家已經(jīng)不陌生了，我們經(jīng)常能在各種文章中窺得它的身影。石墨烯自2004年誕生至今已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域不斷滲透，被認(rèn)為是一種未來(lái)革命性材料。石墨烯擁有諸多優(yōu)異性能，如電學(xué)、熱血、機(jī)械性能等；可廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，如生物醫(yī)學(xué)、航空航天、材料學(xué)等領(lǐng)域。就目前而言，石墨烯主要應(yīng)用于復(fù)合材料和能源上，此外在過(guò)濾凈化、儲(chǔ)能材料等領(lǐng)域也有部分應(yīng)用，其中石墨烯復(fù)合材料可以說(shuō)是現(xiàn)在科研競(jìng)爭(zhēng)十分激烈的領(lǐng)域！

在塑料方面，石墨烯的產(chǎn)業(yè)化及研究方向主要在：防靜電功能塑料、導(dǎo)熱功能塑料、高強(qiáng)度塑料、高氣體阻隔塑料、高離子選擇透過(guò)塑料膜五方面。結(jié)合了石墨烯優(yōu)點(diǎn)的新型塑料，憑借其卓越的性能，打破了傳統(tǒng)工業(yè)中材料使用的限制，使塑料產(chǎn)業(yè)迎來(lái)新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)，石墨烯復(fù)合塑料也因此被人們廣泛看好。接下來(lái)讓我們簡(jiǎn)單了解一下石墨烯與石墨烯塑料之間的關(guān)系：

1、導(dǎo)電性-防靜電

石墨烯材料具有非常好的導(dǎo)電性，此前英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的國(guó)家級(jí)石墨烯研究所曾研制出一款“石墨烯燈泡”，它的燈外層涂有石墨烯，能夠延長(zhǎng)燈泡的使用壽命且減少10%能耗。另外，在我們的認(rèn)知里，塑料是絕緣體，具有高電阻，但隨著石墨烯的加入，這種思維將被打破。石墨烯與塑料基體結(jié)合后，使塑料的表面電阻降低，并且具有了導(dǎo)靜電功能。據(jù)悉，在2016年，世界首條石墨烯導(dǎo)靜電輪胎生產(chǎn)線已于我國(guó)山東青島正式投產(chǎn)運(yùn)行。

2、導(dǎo)熱性-散熱性

普遍來(lái)講，塑料的熱導(dǎo)率較差，僅0.1-0.5W/m·K，但石墨烯塑料的熱導(dǎo)率可達(dá)到5-10W/m·K。以LED燈具散熱材料領(lǐng)域?yàn)槔�，目前金屬材料在該領(lǐng)域應(yīng)用方面正面臨難回收、能耗大、易變形等多種難題，石墨烯導(dǎo)熱材料相對(duì)較輕，并且兼具散熱均勻、造型靈活等優(yōu)點(diǎn)，正引起科學(xué)界廣泛關(guān)注，并且根據(jù)估計(jì)，將石墨烯塑料應(yīng)用在LED燈具上或可節(jié)省成本達(dá)30%以上。另一值得我們關(guān)注的是，關(guān)于5G的科研和應(yīng)用正如火如荼，就目前而言，三星、華為等退出啊5G概念機(jī)的手機(jī)廠商已搭載石墨烯散熱設(shè)計(jì)，我們可以期待未來(lái)石墨烯材料的高散熱性將會(huì)在5G領(lǐng)域大顯身手。

3、高機(jī)械性能

石墨烯具有出色的機(jī)械性能，力學(xué)拉伸強(qiáng)度能達(dá)到130GPa，而這一優(yōu)勢(shì)也投射到石墨烯塑料上。高強(qiáng)度且輕質(zhì)量的特性使得石墨烯塑料在許多專業(yè)領(lǐng)域擁有更廣闊的使用空間，如航空航天、汽車制造等。值得一提的是，目前汽車輕量化趨勢(shì)之下，石墨烯增強(qiáng)材料可以代替原本汽車使用的金屬材料，保證車用材料與原來(lái)相比具有相同或更高的機(jī)械性能且有效降低汽車的整體重量。

4、高阻隔性

石墨烯的碳原子以蜂窩形結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合在一起，而石墨烯塑料繼承了石墨烯的這一特性，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)延長(zhǎng)了氣體擴(kuò)散的路徑，對(duì)水汽和氣體有良好的阻隔性。在密封包裝領(lǐng)域，石墨烯塑料比傳統(tǒng)塑料擁有更大潛力，例如在水敏感材料及設(shè)備的保存上，石墨烯包裝材料能夠有效減少水汽帶來(lái)的損失，據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)，在加速老化實(shí)驗(yàn)下，傳統(tǒng)普通塑料包裝可以維持30分鐘有效隔絕效果，而石墨烯塑料包裝能維持1年左右。

5、離子選擇透過(guò)

石墨烯在過(guò)濾凈化方面擁有很強(qiáng)的能力，此前曼徹斯特大學(xué)研究人員開發(fā)出了用以凈化污水的可擴(kuò)展的石墨烯薄膜、生產(chǎn)核用重水的石墨烯膜原型，澳大利亞聯(lián)邦科工組織（CSIRO）的科學(xué)家也開發(fā)出用以水純化的新型石墨烯濾膜。石墨烯的緊密結(jié)構(gòu)能夠允許水分子通過(guò)，從而阻擋其他有害物質(zhì)。而通過(guò)表面改性后的智能材料也可以用于分離不同性質(zhì)的液體，如實(shí)現(xiàn)水油分離。相比傳統(tǒng)過(guò)濾凈化方式，石墨烯材料的凈化程序更加簡(jiǎn)單，有良好的應(yīng)用前景。

除上述領(lǐng)域之外，石墨烯材料在半導(dǎo)體、觸摸屏、儲(chǔ)能電池、導(dǎo)電油墨等領(lǐng)域也炙手可熱，如石墨烯芯片、用于電子產(chǎn)品的柔性觸控屏幕、石墨烯和聚氨酯材料結(jié)合制作的超級(jí)電容儲(chǔ)能材料等一系列應(yīng)用已經(jīng)陸續(xù)面世，各國(guó)都在石墨烯相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域互相角力。未來(lái)在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)上，科研實(shí)力將占據(jù)一席之地，我國(guó)是石墨烯的儲(chǔ)能大國(guó)，石墨烯材料的逐漸興起，不僅對(duì)我國(guó)科研方向提供了發(fā)展空間，也是我國(guó)進(jìn)一步加強(qiáng)科技強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的有利條件。

結(jié)語(yǔ)

石墨烯被發(fā)現(xiàn)至今雖時(shí)間不長(zhǎng)，但它的誕生對(duì)人類的生產(chǎn)生活產(chǎn)生的影響卻是非常可觀的。目前石墨烯產(chǎn)業(yè)尚處于初期階段，在應(yīng)用上仍有諸多難題需要突破。但是隨著科研的逐步深入，石墨烯材料的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)更加廣闊，我們拭目以待！