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石墨烯的制备及其性能研究论文

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石墨烯的制备及其性能研究论文

石墨烯目前是一种热门材料,起用途也是它的特性决定的,首先石墨烯不仅是已知材料中最薄的一种,还非常牢固坚硬;其次作为单质,它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。应用前景可做"太空电梯"缆线据科学家称,地球上很容易找到石墨原料,而石墨烯堪称是人类已知的强度最高的物质,它将拥有众多令人神往的发展前景。它不仅可以开发制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、可以制造出超坚韧的防弹衣,甚至还为"太空电梯"缆线的制造打开了一扇"阿里巴巴"之门。美国研究人员称,"太空电梯"的最大障碍之一,就是如何制造出一根从地面连向太空卫星、长达23000英里并且足够强韧的缆线,美国科学家证实,地球上强度最高的物质"石墨烯"完全适合用来制造太空电梯缆线!人类通过"太空电梯"进入太空,所花的成本将比通过火箭升入太空便宜很多。为了激励科学家发明出制造太空电梯缆线的坚韧材料,美国NASA此前还发出了400万美元的悬赏。代替硅生产超级计算机科学家发现,石墨烯还是目前已知导电性能最出色的材料。石墨烯的这种特性尤其适合于高频电路。高频电路是现代电子工业的领头羊,一些电子设备,例如手机,由于工程师们正在设法将越来越多的信息填充在信号中,它们被要求使用越来越高的频率,然而手机的工作频率越高,热量也越高,于是,高频的提升便受到很大的限制。由于石墨烯的出现,高频提升的发展前景似乎变得无限广阔了。这使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。研究人员甚至将石墨烯看作是硅的替代品,能用来生产未来的超级计算机。光子传感器石墨烯还可以以光子传感器的面貌出现在更大的市场上,这种传感器是用于检测光纤中携带的信息的,现在,这个角色还在由硅担当,但硅的时代似乎就要结束。去年10月,IBM的一个研究小组首次披露了他们研制的石墨烯光电探测器,接下来人们要期待的就是基于石墨烯的太阳能电池和液晶显示屏了。因为石墨烯是透明的,用它制造的电板比其他材料具有更优良的透光性。其它应用石墨烯还可以应用于晶体管、触摸屏、基因测序等领域,同时有望帮助物理学家在量子物理学研究领域取得新突破。中国科研人员发现细菌的细胞在石墨烯上无法生长,而人类细胞却不会受损。利用这一点石墨烯可以用来做绷带,食品包装甚至抗菌T恤;用石墨烯做的光电化学电池可以取代基于金属的有机发光二极管,因石墨烯还可以取代灯具的传统金属石墨电极,使之更易于回收。这种物质不仅可以用来开发制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、制造出超坚韧的防弹衣,甚至能让科学家梦寐以求的2.3万英里长太空电梯成为现实。石墨烯-特性电子运输石墨烯结构示意图在发现石墨烯以前,大多数(如果不是所有的话)物理学家认为,热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。所以,它的发现立即震撼了凝聚态物理界。虽然理论和实验界都认为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在,但是单层石墨烯在实验中被制备出来。这些可能归结于石墨烯在纳米级别上的微观扭曲。石墨烯还表现出了异常的整数量子霍尔行为。其霍尔电导=2e2/h,6e2/h,10e2/h....为量子电导的奇数倍,且可以在室温下观测到。这个行为已被科学家解释为“电子在石墨烯里遵守相对论量子力学,没有静质量”。导电性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,石墨烯中电子受到的干扰也非常小。石墨烯最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的1/300,远远超过了电子在一般导体中的运动速度。这使得石墨烯中的电子,或更准确地,应称为“载荷子”(electricchargecarrier),的性质和相对论性的中微子非常相似。石墨烯有相当的不透明度:可以吸收大约2.3%的可见光。而这也是石墨烯中载荷子相对论性的体现。机械特性石墨烯是人类已知强度最高的物质,比钻石还坚硬,强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。哥伦比亚大学的物理学家对石墨烯的机械特性进行了全面的研究。在试验过程中,他们选取了一些之间在10—20微米的石墨烯微粒作为研究对象。研究人员先是将这些石墨烯样品放在了一个表面被钻有小孔的晶体薄板上,这些孔的直径在1—1.5微米之间。之后,他们用金刚石制成的探针对这些放置在小孔上的石墨烯施加压力,以测试它们的承受能力。研究人员发现,在石墨烯样品微粒开始碎裂前,它们每100纳米距离上可承受的最大压力居然达到了大约2.9微牛。据科学家们测算,这一结果相当于要施加55牛顿的压力才能使1米长的石墨烯断裂。如果物理学家们能制取出厚度相当于普通食品塑料包装袋的(厚度约100纳米)石墨烯,那么需要施加差不多两万牛的压力才能将其扯断。换句话说,如果用石墨烯制成包装袋,那么它将能承受大约两吨重的物品。电子的相互作用利用世界上最强大的人造辐射源,美国加州大学、哥伦比亚大学和劳伦斯·伯克利国家实验室的物理学家发现了石墨烯特性新秘密:石墨烯中电子间以及电子与蜂窝状栅格间均存在着强烈的相互作用。科学家借助了美国劳伦斯伯克利国家实验室的“先进光源(ALS)”电子同步加速器。这个加速器产生的光辐射亮度相当于医学上X射线强度的1亿倍。科学家利用这一强光源观测发现,石墨烯中的电子不仅与蜂巢晶格之间相互作用强烈,而且电子和电子之间也有很强的相互作用。[1]石墨烯-研究成果中国石墨烯薄膜在国家自然科学基金委员会、科技部和中国科学院的资助下,中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室先进炭材料研究部研究员成会明、任文才研究小组在石墨烯的控制制备、结构表征与物性的研究方面取得了一系列新的进展,相关的研究成果发表在国际期刊上。该论文被美国化学会的ACSNano杂志选为该期“亮点”进行了重点介绍;同时也被《自然—中国》选为来自中国大陆和香港的突出科研成果,《自然—中国》化学领域的评论员VickiCleave博士撰文写道:“来自中国科学院的任文才、成会明及其合作者提出了一种快速、无损、可进行大面积石墨烯表征的光学方法,该工作有助于确定和制备适于应用的理想石墨烯样品。”韩国韩国研究人员09年7月发现了一种制备大尺寸石墨烯薄膜的方法。由韩国成均馆大学和三星先进技术研究院的研究人员制备出的这种最新石墨烯薄膜有1厘米厚,透光率达80%;在弯曲或延展过程中,它不仅不会断裂,其电学特性也不会有任何改变。他们的这一成果已于1月14日发表在英国《自然》杂志网络版上。[1]石墨烯-应用石墨烯的应用范围很广,从电子产品到防弹衣和造纸,甚至未来的太空电梯都可以以石墨烯为原料。1.可做“太空电梯”缆线据科学家称,地球上很容易找到石墨原料,而石墨烯堪称是人类已知的强度最高的物质,它将拥有众多令人神往太空电梯的发展前景。它不仅可以开发制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、可以制造出超坚韧的防弹衣,甚至还为“太空电梯”缆线的制造打开了一扇“阿里巴巴”之门。美国研究人员称,“太空电梯”的最大障碍之一,就是如何制造出一根从地面连向太空卫星、长达23000英里并且足够强韧的缆线,美国科学家证实,地球上强度最高的物质“石墨烯”完全适合用来制造太空电梯缆线。人类通过“太空电梯”进入太空,所花的成本将比通过火箭升入太空便宜很多。为了激励科学家发明出制造太空电梯缆线的坚韧材料,美国NASA此前还发出了400万美元的悬赏。2.代替硅生产超级计算机据科学家称,石墨烯除了异常牢固外,还具有一系列独一无二的特性,石墨烯还是目前已知导电性能最出色的材料,这使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。研究人员甚至将石墨烯看作是硅的替代品,能用来生产未来的超级计算机。IBM宣布研发出号称全世界速度最快的石墨烯(graphene)场效晶体管(FET),可在26GHz频率下运作。该公司ThomasJ.Watson研究中心的研究人员并预测,碳元素更高的电子迁移率,可望使该种材料超越硅的极限,达到100GHz以上的速度跨入兆赫(terahertz)领域。石墨烯-荣获诺贝尔奖2010年10月5日,英国曼彻斯特大学的两位科学家康斯坦丁·诺沃肖洛夫和安德烈·海姆因在石墨烯方面的研究荣获2010年诺贝尔物理学奖。[2]石墨烯-部分石墨烯研究成果2009年12月1日在美国召开的材料科学国际会议上,日本富士通研究所宣布,他们用石墨烯制作出了几千个晶体管。富士通研究所的研究人员将原料气体吹向事先涂有用做催化剂的铁的衬底,在这种衬底上制成大面积石墨烯薄膜。大面积的石墨烯制备一直是个难题。富士通用上述方法制成了高质量的7.5厘米直径的石墨烯膜。在此基础上,再配置电极和绝缘层,制成了石墨烯晶体管。由于石墨烯面积较大,富士通在上面制成了几千个晶体管。石墨烯晶体管比硅晶体管功耗低和运行速度快,可制作出性能优良的半导体器件。如果改进技术后有望进一步扩大石墨烯面积,这样能够制作出更多的晶体管和石墨烯集成电路,为生产高档电子产品创造了条件。2009年11月日本东北大学与会津大学通过合作研究发现,石墨烯可产生太赫兹光的电磁波。研究人员在硅衬底上制作了石墨烯薄膜,将红外线照射到石墨烯薄膜上,只需很短时间就能放射出太赫兹光。如果今后能够继续改进技术,使光源强度进一步增大,将开发出高性能的激光器。研究团队在硅衬底上使用有机气体制作一层碳硅化合物。然后,进行热处理,使其生长出石墨烯的薄膜。该石墨烯薄膜只需极短暂的时间照射红外线,就能从石墨烯上发送出太赫兹光。目前,该团队正致力于开发能将光粒封闭在内部,使光源强度增加的器件,期望能够开发出在接近室温条件下可工作的太赫兹激光器。2010年,美国莱斯大学利用该石墨烯量子点,制作单分子传感器。莱斯大学将石墨烯薄片与单层氦键合,形成石墨烷。石墨烷是绝缘体。氦使石墨烯由导体变换成为绝缘体。研究人员移除石墨烯薄片两面的氦原子岛,就形成了被石墨烷绝缘体包围的、微小的导电的石墨烯阱。该导电的石墨烯阱就可作为量子阱。量子点的半导体特性要优于体硅材料器件。这一技术可用来制作化学传感器、太阳能电池、医疗成像装置或是纳米级电路等。如果看了以上介绍还有不明白的地方,请详询平顶山市信瑞达石墨制造有限公司

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石墨烯的制备主要可分成固相,液相,气相三种方法,现在应用比较多的就是固相法的机械剥离法(操作简单,产量极低),外延生长法(可获得高质量的石墨烯,但对设备要求较高),液相法的氧化还原法(操作简单,产量高,但产品质量较低),气相法的化学气相沉积法(可制备大面积高质量的石墨烯)。目前应用最广泛的就是化学气相沉积法,国内许多石墨烯厂家制备石墨烯基本都是这个,像合肥微晶的CVD石墨烯产品,质量在行业中都是很好的!但化学气相沉积法生长的条件决定了生长石墨烯的质量,首先基底的选择决定了石墨烯的生长机制,然后是反应的温度对晶体生长至关重要,1000度为生长石墨烯的最佳温度。(升温至1000度,需要给基底预热时间,保证与基底形成碳原子晶体的结构),还有在生长的过程中需要通入氢气与氩气,通入气体的纯度也影响着石墨烯的生长。最后冷却速度对石墨烯的生长也十分重要,需要较快的冷却速度。要说工艺的难点就在于确保各项工艺参数的选择,否则石墨烯的质量就会有很大的影响!

石墨烯特性研究发展的论文

首先曹原智商非常高,这是他小小年纪考上重点大学的原因,其次,他很有想法,对事物有自己创新的独特的见解。

曹原的主要研究内容便是魔角石墨烯,而这些研究很有可能帮助他揭开超导的原理。如果基于他的发现能够研制出常温超导材料,那么这个世界就会发生翻天地覆的变化。目前的曹原已经成为了这个领域的领军人物。

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石墨烯混凝土动态性能研究论文

毕业论文~大体积混凝土施工 班级: 学号: 姓名:目录一、施工方案的合理选择……………………………………………………1二、连续浇捣混凝土时在拌合及运输方面应采取的措施…………………………….2三、在施工过程中钢筋工程及模板工程的质量控制………………………………..2四、外加剂的合理选择………………………………………………………………..6五.高温条件下的混凝土浇筑质量……………………………………………………6大体积混凝土施工中的质量控制摘要:大体积混凝土的施工技术要求较高,特别在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。因此需要从材料选择上、技术措施等有关环节做好充分的准备工作,才能保证大体积混凝土顺利施工。 关键词:大体积混凝土 施工方案 高温条件 钢筋模板一、施工浇筑方案的选择:大体积混凝土的施工技术要求比较高,特别在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。因此需要从材料选择上、技术措施等有关环节做好充分的准备工作,才能保证大体积混凝土顺利施工。1、 材料选择本工程采用商品混凝土浇筑。对主要材料要求如下:(1)水泥:考虑普通水泥水化热较高,特别是应用到大体积混凝土中,大量水泥水化热不易散发,在混凝土内部温度过高,与混凝土表面产生较大的温度差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝,因此确定采用水化热比较低的矿渣硅酸盐水泥,标号为525#,通过掺加合适的外加剂可以改善混凝土的性能,提高混凝土的抗渗能力。(2)粗骨料:采用碎石,粒径5-25mm,含泥量不大于1%。选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土,和易性较好,抗压强度较高,同时可以减少用水量及水泥用量,从而使水泥水化热减少,降低混凝土温升。(3)细骨料:采用中砂,平均粒径大于0.5mm,含泥量不大于5%。选用平均粒径较大的中、粗砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10%左右,同时相应减少水泥用量,使水泥水化热减少,降低混凝土温升,并可减少混凝土收缩。(4)粉煤灰:由于混凝土的浇筑方式为泵送,为了改善混凝土的和易性便于泵送,考虑掺加适量的粉煤灰。按照规范要求,采用矿渣硅酸盐水泥拌制大体积粉煤灰混凝土时,其粉煤灰取代水泥的最大限量为25%。粉煤灰对水化热、改善混凝土和易性有利,但掺加粉煤灰的混凝土早期极限抗拉值均有所降低,对混凝土抗渗抗裂不利,因此粉煤灰的掺量控制在10以内,采用外掺法,即不减少配合比中的水泥用量。按配合比要求计算出每立方米混凝土所掺加粉煤灰量。。2、混凝土配合比(1)混凝土采用搅拌站供应的商品混凝土,因此要求混凝土搅拌站根据现场提出的技术要求,提前做好混凝土试配。(2)混凝土配合比应提高试配确定。按照国家现行《混凝土结构工程施工及验收规范》、《普通混凝土配合比设计规程》及《粉煤灰混凝土应用技术规范》中的有关技术要求进行设计。(3)粉煤灰采用外掺法时仅在砂料中扣除同体积的砂量。另外应考虑到水泥的供应情况,以满足施工的要求。二、连续浇捣混凝土时在拌合及运输方面应采取的措施1、混凝土浇筑(1)混凝土采用商品混凝土,用混凝土运输车运到现场,每区采用2台混凝土输送泵送筑。(2)混凝土浇筑时应采用“分区定点、一个坡度、循序推进、一次到顶”的浇筑工艺。钢筋泵车布料杆的长度,划定浇筑区域,每台泵车负责本区域混凝土浇筑。浇筑时先在一个部位进行,直至达到设计标高,混凝土形成扇形向前流动,然后在其坡面上连续浇筑,循序推进。这种浇筑方法能较好的适应泵送工艺,使每车混凝土都浇筑在前一车混凝土形成的坡面上,确保每层混凝土之间的浇筑间歇时间不超过规定的时间。同时可解决频繁移动泵管的间题,也便于浇筑完的部位进行覆盖和保温。(3)混凝土浇筑时在每台泵车的出灰口处配置1~2台振捣器,因为混凝土的坍落度比较大,在1.5米厚的底板内可斜向流淌1米远左右,2台振捣器主要负责下部斜坡流淌处振捣密实,另外2~4台振捣器主要负责顶部混凝土振捣。(4)由于混凝土坍落度比较大,会在表面钢筋下部产生水分,或在表层钢筋上部的混凝土产生细小裂缝。为了防止出现这种裂缝,在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。(5)现场按每浇筑100立方米(或一个台班)制作3组试块,1组压7d强度,1组压28d强度归技术档案资料用;l组作仍14d强度备用。三、在施工过程中钢筋工程及模板工程的质量控制根据平面控制网,在防水保护层上放出轴线和基础墙、柱位置线;每跨至少两点用红油漆标注。顶板混凝土浇筑完成,支设竖向模板前,在板上放出该层平面控制轴线。待竖向钢筋绑扎完成后,在每层竖向筋上部标出标高控制点。1、机具准备1)、剥肋滚压直螺纹机械连接机具由该项技术提供单位配备。高峰期钢筋施工时至少保证5台钢筋剥肋滚压直螺纹机,其技术参数如下表示:设备型号 GHG40型滚丝头型号 40型可加工范围 16~40整机质量(kg) 5902)限位挡铁:对钢筋的夹持位置进行限位,型号划分与钢筋规格相同。3)螺纹环规:用于检验钢筋丝头的专用量具。4)力矩扳手力矩扳手精度为±5%5)辅助机具砂轮切割机:用于钢筋端面整平用于检验钢筋丝头的专用量具6)、钢筋焊接机具电焊机、控制箱、焊接夹具、焊剂罐等焊接电流:焊接电源400~450A;施工手续现场钢筋工人员必须佩戴上岗证,焊工必须有岗位资格证(有效)参加钢筋机械接头加工人员必须进行技术培训,经考试合格后方可执证上岗。未经培训人员严禁操作设备。钢筋连接及锚固要求A.竖向钢筋D≥18mm,采用电焊压力焊;横向D≥18mm采用机械连接;D<18mm用搭接。B.相关要求(1)钢筋锚固必须符合GB5001-2002的规定,提供参考值如表:名称部位 锚固长度 末端弯钩长度 d<25 d≥25 基础DL 35d ≥10d底板 35d 40d ≥10d墙柱插筋 直接插至底板下表面 ≥10d(2)钢筋搭接长度必须符合GB50010-2002或按GB50204-2002附录B:纵向受力钢筋的最小搭接长度(3)机械连接接头按加工标准,见4.1.2D项所述钢筋的加工钢筋加工的形状、尺寸必须符合设计要求:A.钢筋调直采用冷拉方法进行钢筋调直,I级钢筋冷拉率为4%,由于钢筋加工区场地有限,钢筋冷拉长度为27m,冷拉后为28.08m;钢筋冷拉采用两端地锚承力,标尺测伸长,并记录每根钢筋冷拉值。B.钢筋弯曲1)钢筋弯钩或弯折:I级钢筋末端做180°弯钩,其圆弧弯曲直径2.5d(d为钢筋直径),平直部分长度为3d;Ⅱ级钢筋做90°或135°弯折时,其弯曲直径为4d。2)箍筋末端的弯钩:I级钢筋弯钩的弯曲直径≥受力钢筋直径或箍筋直径的2.5倍,弯钩平直长度为箍筋直径的10倍,弯钩角度45°/135°。C.焊接接头1)施焊前检查设备、电源,随时处于正常状态,严禁超荷工作;2)钢筋安装之前,焊接部位和电极钳口接触的(150mm区段)钢筋表面的锈斑、油污、杂物等,应清除干净,钢筋端部若有弯折、扭曲,应予以矫直或切除,但不得锤击矫直。3)选择焊接参数主要参数为:焊接电流,焊接电压和焊接通电时间(参见施工工艺标准)。焊剂应存放于干燥的库房内,防止受潮。如受潮,便用前须经250~300℃烘焙2小时,并进行记录。D.机械连接 钢筋端面整平→剥肋滚压螺纹→丝头质量检查→带帽保护→丝头质量抽检→存放待用。b.操作要点钢筋端面平头:采用砂轮切割机平头(严禁气割),保证钢筋端面与母材轴线垂直。剥肋滚压螺纹:使用钢筋滚压直螺纹机,将待加工钢筋加工成直螺纹;丝头质量检查:对加工的丝头进行质量检验(按以上丝头设计表);带帽保护:用专用的钢筋丝头塑料保护帽进行保护,防止螺纹损伤;丝头定量抽检:项目部质检部组织自检,存放待用:按规格型号及类型进行分类码放。钢筋绑扎及安装(1) 底板、基础梁钢筋防水保护层上放线,基础标高放线→搭设梁脚手架→南北向梁上铁放置、绑扎→东西向梁上钢筋放置、绑扎→放南北向梁箍筋→放置三道柱箍→东西向板梁钢筋下铁放置、绑孔→南北向板梁下铁放置、绑扎→放置底板、基础梁垫块→拆除基础梁脚手架→调整基础梁位置→墙柱插筋放线→放置墙柱插筋并临时固定→放置三道墙体水平筋→底板上铁标高放线→放置马凳→南北向底板上铁放置、绑扎→东西向底板上铁放置、绑孔→调整、固定墙柱插筋。a.底板、基础梁钢筋排列顺序为:东西向筋上铁在上,下铁在下;南北向钢筋在东西向钢筋中间;若基础梁上下铁不只一排,东西向筋与南北向钢筋交错布置;b.底板钢筋的弯钩,下排均朝上,上排均朝下;c.钢筋网的绑扎:所有钢筋交错点均绑扎,而且必须牢固;同一水平直线上相邻绑扎成“八”字型,朝向混凝土内部,同一直线上相临绑扣露头部分朝向正反交错;d.箍筋接头(弯钩叠合处)沿受力方向错开布置,箍筋转角与受力筋交叉点均应扎牢,绑扎箍筋时绑扣相互间应呈“八”字形 本工程主要是防护墙及顶板的支模及混凝土的浇筑,要确保混凝土的密实度防止射线泄漏, 防护墙、顶板模板在施工中的稳定性做到不变形、胀板。其它辅助用房按常规工程施工方法便可。 ⑴ 模板安装及支撑工程 本工程防护墙厚度有0.5m 、2.5m,高度3.8m、4.3m,为了保证工程需要,采用支模方法如下:模板采用20mm 厚竹胶合板、横档用80× 80 枋木间距400mm,拉丝及内撑均用Ф 16钢螺丝两用/ 梅花状0.80 × 0.80m 一道作为墙体拉结、墙体高度在2.0 米以上拉丝间距可墙大至1.20 × 1.20m 一道,立档采用宽160mm 槽钢、间距600,经计算防护墙体的侧压力在高3.5 米以下为16.5T/m2,因此,斜支撑需用200mm 槽钢间距为1200。立柱水平拉杆用40 × 40 角钢、十字交叉拉结。同时,在墙体转角位置由于拉丝不能固定,立档及斜撑槽钢按外侧壁的间距加密一倍安装。 为保证F 轴防护墙外侧模板的平整、垂直,除了在墙体用钢螺栓拉结外,在地梁上预埋Ф 16a1200 钢筋,作水平拉结,防止斜撑滑移。 ⑵ 顶板模板有支撑 本工程的顶板厚度不同, 梁部X 机房厚500,60CO 机房1000、直加机房2500,经计算,直加机房顶板的最大荷载重是65800N/m 2, 因此, 对模板、杉木支撑的要求很高, 为保证其模板的稳定生刚性, 采用支模如下。 模板为20mm 竹胶合板,下用80 × 80 枋木拼密。 模枋条用工字钢1 2 # , 固定在支顶上。 支顶用Ф 108 无缝钢管。间距800mm。顶板厚度为0.5 — 1.0 米的支撑,间距可增大到1 米。 为确保整体稳定性, 防护墙、枯板部分的模板均采用满堂红支顶一次成型,互成连整体 外加剂:设计无具体要求,通过分析比较及过去在其它工程上的使用经验,每立方米混凝土2kg,减水剂可降低水化热峰值,对混凝土收缩有补偿功能,可提高混凝土的抗裂性。具体外加剂的用量及使用性能,商品混凝土站在浇筑前应报告送达施工单位4.外加剂的合理选择外加剂:设计无具体要求,通过分析比较及过去在其它工程上的使用经验,每立方米混凝土2kg,减水剂可降低水化热峰值,对混凝土收缩有补偿功能,可提高混凝土的抗裂性。具体外加剂的用量及使用性能,商品混凝土站在浇筑前应报告送达施工单位(1)选择水泥。选用杭州水泥厂水化热较低的#425矿渣硅酸盐水泥。其早期的水化热与同龄期的普通硅酸盐水泥相比,3d的水化热约可低30%。 (2)掺加磨细粉煤灰。在每立方米混凝土中掺加粉煤灰75kg,改善了混凝土的粘聚性和可泵性 ,还可节约水泥50kg。根据有关试验资料表明,每立方米混凝土的水泥用量每增减10kg,其水化热引起混凝土的温度相应升降1~1.2℃,因此可使混凝土内部温度降低5~6℃。 (3)选用优质外加剂。为达到既能减水缓凝,又使坍落度损失小的要求,经比较,最后选用了上海产效果明显优于木钙的E.A—2型缓凝减水剂,可减少拌和用水10%左右,相应也减少了水泥用量,降低了混凝土水化热。 (4)充分利用混凝土后期强度。实践证明,掺优质粉煤灰混凝土后期强度较高,在一定掺量范围内60d强度比29d约可增长20%左右。同时按《粉煤灰混凝土应用技术规范(GBJ 146— 90 )》,地下室内工程宜用60d龄期强度的规定。为了进一步控制温升,减少温度应力,根据结构实际承受荷载情况,征得设计单位同意,将原设计混凝土28d龄期C30改为60d龄期C30(即用28d龄期C25代替设计强度),这样可使每立方米混凝土的水泥用量减少50kg,混凝土温度相应随之降低5~6℃。5.高温条件下的混凝土浇筑质量1.,考虑高温和远距离运送造机坍落度18±2cm, 水泥用量控制在370kg/m.3以下。由于降低水泥用量可降低混凝土温度16~18℃。 成的坍落度损失较大,取出2. 用原材料降温控制混凝土出机温度 根据由搅拌前混凝土原材料总热量与搅拌后混凝土总热量相等的原理,可求得混凝土的出机温度T,说明混凝土的出机温度与原材料的温度成正比,为此对原材料采取降温措施:①将堆场石子连续浇水,使其温度自浇水前的56℃降至浇水后的29℃ ,且可预先吸足水分,减少混凝土坍落度损失;②黄砂在钱塘江码头起水时,利用江水淋水冷却,使之降温。③虽混凝土中水的用量较少,但它的比热最大,故在搅拌混凝土用的3只贮水池内加入冰块,使水温由31℃降到24℃,总共用去冰块75t。这样一来,经计算出机温度T为32.8℃,37次实测的平均实测值33.2℃,送达现场的实测温度为34.60℃,从而使入模温度大为降低。 3 保持连续均衡供应控制混凝土浇筑温度 (1)为了紧密配合施工进度,确保混凝土的连续均匀供应,经过周密的计算和准备,安排南星桥和六堡两个搅拌站同时搅拌,配备了18辆6m.3搅拌车和两只移动泵,在三天四夜里始终保持了稳定的供应强度,基本上做到了泵车不等搅拌车,搅拌车不等泵车,未发生过一次由于相互等待而造成堵泵现象。 (2)本工程基坑挖深8.7m,坑内实测最高气温达62℃,为避免太阳直接暴晒,温度过高,造成浇筑困难,采取在整个坑顶搭盖凉棚,并安设了通风散热设施,使坑内浇筑温度大幅度降低,接近自然气温,不仅控制了最高温升,而且改善了工人劳动条件,得以顺利浇筑。 3)为不使混凝土输送管道温度过高,在管道外壁四周用麻袋包裹,并在其上覆盖草包并反复淋水、降温。 (4)考虑混凝土的水平分层浇筑装拆管道过于频繁,施工组织工作难于实施,故采取斜面分层浇筑,错开层与层之间浇筑推进的时间以利下层混凝土散热,但上下层之间严格控制,不得超过混凝土初凝时间,不得出现施工“冷缝”。由于泵送混凝土的浆体较多,在浇筑平仓后用直尺刮平。约间隔1~2h,用木蟹打压两次,以免出现表面收水裂缝。4 加强混凝土保湿保温养护 混凝土抹压后,当人踩在上面无明显脚印时,随即用塑料薄膜覆盖严实,不使透风漏气、水分蒸发散失并带走热量。且在薄膜上盖两层草包保湿保温养护,以减少混凝土表面的热扩散 , 延长散热时间,减少混凝土内外温差。经实测混凝土3天内表面温度在48~55℃之间,且很少发现混凝土表面有裂缝情况。 5 通过监控及时掌握混凝土温度动态变化 (1)温度监控的最终目的是为了掌握混凝土内部的实际最高温升值和混凝土中心至表面的温度梯度,保证规范要求的内部与表面的温差小于25℃及降温速率。 (2)温度是直接关系整个混凝土基础质量的关键。为了客观反映混凝土温度状况,进行原材料温度 、出机温度、入模温度、自然温度、覆盖养护温度、混凝土内部温度、棚内温度等7个项目的测试,便于及时调整温控措施。(3)主楼基础的混凝土温度按不同平面部位和深度共布置了25个测点(图1),由专人负责连续测温一周,每间隔2h测一次,比规范规定每8h测2次的频度要大些。效果及结论 (1)混凝土强度按《混凝土强度检验与评定标准(GBJ 107-87)》进行了测试,有关结果 如表1,属合格。(2)由于采用了“双掺技术”(缓凝减水剂和磨细粉煤灰),延缓了凝结时间,减少了坍落度损失,改善了混凝土和易性和可泵性。使得混凝土在高温、远距离运送条件下仍能顺利泵送 ,也未发生堵泵。 (3)混凝土出机温度和入模温度共实测37次,原材料温度测试20次,混凝土内外温度连续测一周,混凝土中心最高温度出现在浇注后的3~4d之间,与文献介绍的一致。内外温差仅为1 5℃,且低于规范规定不得大于25℃的要求。 (4)经各有关单位的严格检查和近年来的使用,未发现有害裂缝(仅表面有个别收水裂缝)。 混凝土密实平整光洁,无蜂窝麻面

“神奇材料”石墨烯是一种只有一个原子层厚度的准二维材料,是世界上最强的人造材料。现在,科学家已经用它来创造一种比过去更坚固、更防水和更环保的新型混凝土。为了制造出这种混凝土,英国埃克塞特大学的一个团队设计了一种技术,将石墨烯片悬浮在水中,然后将水与传统混凝土成分(如水泥和骨料)混合。据报道该工艺价格低廉,并且符合现代大规模生产要求。

经测试,加入石墨烯的混凝土与普通混凝土相比,抗压强度提高了146%,抗弯拉强度提高了79.5%,渗水率降低了近400%。这种材料符合英国和欧洲建筑标准。增加的强度和耐水性应该允许用混凝土制造的结构持续更长的时间。这意味着它们不需要经常更换 。混凝土中使用的水泥的生产是二氧化碳排放的主要来源。

另外,据报道在混凝土中掺入石墨烯可以减少约50%的其他材料,包括水泥。科学家们表示,这个因素应该导致在生产每吨混凝土时二氧化碳排放量减少446千克。

“找到更加环保的方法来建造是减少全球碳排放的重要一步,因此尽可能地保护我们的环境,”负责该研究的博士生Dimitar Dimov说。“这是第一步,但是朝着为未来创造更可持续建筑业的正确方向迈出关键的一步。”

经测试,加入石墨烯的混凝土与普通混凝土相比,抗压强度提高了146%,抗弯拉强度提高了79.5%,渗水率降低了近400%。

在写机械专业论文时,首先面临的问题就是题目如何拟定?题目的选择,关系着论文的成败,因此决定论文题目时,必须经过审慎的考虑。下面我给大家带来2021机械专业论文题目_机械论文题目选题,希望能帮助到大家!

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40、多盘制动器加压装置典型结构设计及试验研究

41、重型多级离心泵穿杠螺母拧紧装置的设计

42、气动增压阀动态特性的仿真研究

43、小间隙下狭缝节流止推轴承特性研究

44、离心通风机的性能预测与叶片设计研究

45、基于有限元法的齿面修形设计

46、离心泵输送大颗粒时固液两相流场的数值计算

47、小流量工况下离心泵内部流动特性分析

48、双粗糙齿面接触时的弹流润滑数值分析

49、工程专用自卸车车架疲劳寿命分析

50、倾斜式带式输送机断带抓捕装置的研究

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研究石墨烯论文

自古英雄出少年,而我们今天要讲的这位少年,他14岁就进入了中科院,在破解了世界都感觉到为难的题目之后,他拒绝了美国的好意,决定回国报效国家,觉得国家才是他的归宿,那么让我们来了解了解他到底是谁吧。

我们今天这个主人公的名字叫做曹原,很多人都从报纸上了解过,他都说他是天才少年,而在2020年的五月,自然就连续刊登了这位少年的两篇论文,在论文里面我们可以看到这位少年的智商和眼光到底是到了什么样一个地步,这两个论文都是关于石墨烯研究的论文,在石墨烯研究的论文里面,除了之前一些哥伦比亚的学者发表过文章之后,石墨烯的研究已经搁置了,因为他们发现这段研究太过于困难,所以没有什么人在这个领域获得比较高的成就。

而我们的英雄少年在发现石墨烯一些东西之后就立马的疯狂了,他陷入了石墨烯的研究范围,并且痴心于这个石墨烯研究,在2020年的时候发表了两篇论文,一经发出引起了许多人的关注,这可是石墨烯呀,所有人都要抢夺的资源,在这位英雄少年的论文里面,很多观点都突破了原来固有的观念而形成了新的观念,在这些观念中给其他科学家造成了一定的冲击,也给石墨烯的研究造成了冲击,在100年之后没有想到人有人会对石墨烯研究的这么透彻。

许多人都想去了解这个英雄少年到底是经历了什么能够在自然连续发表两篇论文,我们了解到在自然的报纸刊登中,里面的论文都是举足轻重的,自然的一篇论文在当时可谓是黄金万两。

但是在自然中,我们的这位英雄少年却不只是在2020年发表了这篇论文,在2018年的三月份而这位英雄少年也是连续发表了两篇论文。因为内容太过震惊,而论文的观点也是突破了固有的观念,在当时自然都来不及排版就将他的论文发表出去,这两篇论文也激发了科学家的一阵震动。就是因为这两篇论文的诞生,而一个新兴的领域就诞生了,这个新兴的领域是由我们的英雄少年所开创的。

超导体被发现之后石墨烯已经沉寂了太久了,而这两篇的论文发表让一些挠破了头研究石墨烯的科学家展开了笑颜。在九六年出生的这个英雄少年叫做曹原,他来自于美丽的四川成都,而因为自己父母工作的关系,他跟随自己的父母到达了深圳,在深圳的耀华实验学校,他经受住了一些超前教育,而这些超前教育让他就自己的兴趣而了解到了更深的领域,因为自己学校和父母的支持,他小小年纪就开始捣鼓电子器具,而在电子器具发生一些改变之后他就更喜欢了。

头一次在做这些东西的时候,学校和父母都给了他很大的支持,甚至他将妈妈的金银手镯拿去提炼他所需要的物质,妈妈也是没有责怪他一句,甚至在家里面都给他办起来实验室。在学校和父母的帮助下,他学习到了很多东西,最后以699分的高分在14岁的时候就进入了少年班。

这个少年班是由中国科学技术大学开办的严济慈物理英才班,里面都是由天才组成的,在2014年的时候,他在中科大本科生大放异彩,获得了最高的荣誉后进入了麻省理工学院。再后来他发表两篇论文之后,麻省理工和美国都想留住这位英雄少年,并且想让这名少年留下来为美国做事情,但是这位少年心系国家,在美国的诱惑下他不曾所动,他只说我要回家的,我要回家报效祖国的。

曹原是一个公认的天才,他14岁就能考上中科大,对我国的科研做出了重大贡献。

关键词属于主题词中的一类。主题词除关键词外,还包含有单元词、标题词的叙词。主题词是用来描述文献资料主题和给出检索文献资料的一种新型的情报检索语言词汇,正是由于它的出现和发展,才使得情报检索计算机化(计算机检索)成为可能。主题词是指以概念的特性关系来区分事物,用自然语言来表达,并且具有组配功能,用以准确显示词与词之间的语义概念关系的动态性的词或词组。技巧—:依据学术方向进行选题。论文写作的价值,关键在于能够解决特定行业的特定问题,特别是在学术方面的论文更是如此。因此,论文选择和提炼标题的技巧之一,就是依据学术价值进行选择提炼。技巧二:依据兴趣爱好进行选题。论文选择和提炼标题的技巧之二,就是从作者的爱好和兴趣出发,只有选题符合作者兴趣和爱好,作者平日所积累的资料才能得以发挥效用,语言应用等方面也才能熟能生巧。技巧三:依据掌握的文献资料进行选题。文献资料是支撑、充实论文的基础,同时更能体现论文所研究的方向和观点,因而,作者从现有文献资料出发,进行选题和提炼标题,即成为第三大技巧。技巧四:从小从专进行选题。所谓从小从专,即是指软文撰稿者在进行选则和提炼标题时,要从专业出发,从小处入手进行突破,切记全而不专,大而空洞。

如今这个天才已经成为了我国中国科学院的院士,为我国的科技发展默默地贡献出自己的一份力量。

石墨烯研究现状论文

扭转双层石墨烯可视作两层石墨烯以一定的扭转角度堆叠而成,其表面会形成随扭转角度变化的摩尔周期势,其能带结构也受扭转角度的调制。例如,两层石墨烯的能带耦合会导致态密度上范•霍夫奇点的出现,从而赋予其角度依赖的光电特性;非公度扭转角的石墨烯则具有极小的摩擦力;而魔角(~1.1 )扭转石墨烯则具有一系列新奇的量子效应,引发了人们极大的研究兴趣,催生了新的研究领域——扭转电子学(Twistronics)。目前,实验室的扭转双层石墨烯通常是通过人工堆叠的方法制备。如何通过生长的方法直接制备具有各种扭转角度的双层石墨烯是该领域需要解决的重要问题。

基于金属衬底的化学气相沉积(ChemicalVapor Deposition, CVD)法被认为是生长高品质石墨烯最有前景的方法,然而,由于AB堆垛具有更高的能量稳定性,CVD高温生长的双层石墨烯更趋向于形成AB堆垛而非扭转双层石墨烯。因此,打破AB堆垛石墨烯在能量上的优势,在高温下实现层间扭转成为一项重要挑战。

近日, 北京大学、北京石墨烯研究院刘忠范院士团队 及其合作者提出了“异位成核”(Hetero-site nucleation)的生长策略,通过在生长过程中引入气流扰动控制第二层石墨烯的成核位点,使两层石墨烯的晶格取向分别受到不同区域衬底的诱导,从而得到大比例的扭转双层石墨烯(图1)。

图1. 异位成核法生长策略及生长结果

一般情况下,铜表面石墨烯的生长遵从“自限制”生长模型,而当氢气分压较大时,石墨烯的边缘会从金属钝化变为氢饱和终止,导致边缘与金属的相互作用变弱,并阻碍单层石墨烯的生长,因此活性碳物种可“钻”入第一层石墨烯和铜之间进行第二层的生长。而第二层石墨烯与衬底的相互作用强于石墨烯层间的相互作用,这一特点为层间扭转提供了可能。但仅仅依靠衬底的作用还不足以形成扭转,因为石墨烯的晶格取向在成核初期即被决定,如果两层石墨烯在同一位点成核,则相同的成核环境会使两层石墨烯晶格取向一致,形成AB堆垛石墨烯。

研究人员发现,当两层石墨烯的成核位点不同时,由于衬底的台阶、扭结、位错或颗粒等微观环境的不同,层间扭转的概率会显著增加。为实现第二层石墨烯的可控成核和生长,研究人员采用了扰动生长的策略,即在CVD生长过程中改变氢气和甲烷的分压,调控石墨烯边缘的终止态和附近的局域碳物种浓度。这一方法得到了12C/13C同位素标记生长实验的验证:分别在第5 min、10 min引入“扰动”,第二层的成核时间恰好对应于5 min和10 min,第二层的成核位点也恰好在12C/13C 的交接处,所得到的石墨烯为~30 -tBLG和~9 -tBLG(图2)。同时,不采用扰动的结果则表现为AB堆垛双层石墨烯,这证明了该方法的有效性。

图2. 同位素标记实验结果

研究者还总结了“扰动——异位成核”方法的关键参数,通过控制两步生长法的氢气、碳源比例(图3),实现了高扭转比例(88%)的tBLG。高分辨透射电镜的表征显示出清晰的摩尔条纹(图4);电学输运测量表明其具有超高的室温载流子迁移率(68,000 cm2V 1s 1)(图5);角分辨光电子能谱测量显示出清晰的线性能带结构和范·霍夫奇点。这些均证明了通过该方法得到的tBLG具有超高的品质。

图3. 异位成核法生长参数

图4. TEM表征结果

图5. 迁移率测试结果

作者提出了异位成核(Hetero-site nucleation)的策略,通过引入气流扰动控制第二层石墨烯的成核,使两层石墨烯的晶格取向分别受到不同区域衬底的诱导,从而打破了AB堆垛能量最低的限制,实现了大比例的扭转双层石墨烯的制备。该方法为扭转石墨烯及二维材料的制备提供了新的思路,为近年来新兴的扭转电子学研究奠定了材料基础。

相关研究成果以“ Hetero-site nucleation for growing twisted bilayer graphene with a wide range of twist angles ”为题发表在 Nature Communications 杂志上。北京大学、北京石墨烯研究院刘忠范院士、彭海琳教授,新加坡国立大学博士后林立,中国科学技术大学黄生洪副教授为本文通讯作者,北京石墨烯研究院孙禄钊博士、曼彻斯特大学王子豪博士、北京大学博士生王悦晨为第一作者,合作者还包括曼彻斯特大学Kostya S. Novoselov教授、苏州大学Mark H. Rummeli教授、中国科学技术大学李震宇教授和牛津大学陈宇林教授等。该论文涉及到的研究工作得到了北京大学化学与分子工程学院、北京分子科学国家研究中心、 科技 部、国家自然科学基金委和北京市科委的资助。

论文链接:

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: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。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。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。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。

主要上市公司:贝特瑞(835185);方大炭素(600516);银基烯碳(400070);碳元科技(603133);沃特新材料(002886);常州二维碳素(833608)

本文核心数据:石墨烯行业企业营收额;石墨烯行业区域企业数量;石墨烯行业企业产能

行业概况

1、定义

石墨烯,是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。应用于物理、材料、电子信息、计算机等众多领域,具有较好的额导热性、光学特性和稳定性。石墨烯虽然从合成和证实存在到今天只有短短十几年的时间,但目前已经得到了较为广泛的应用。石墨烯层数可分为单层石墨层、少层石墨烯和多层石墨烯;按照功能化形式可以分为氧化石墨烯、氢化石墨烯、氟化石墨烯等;按照产品形态又可分为石墨烯粉体和石墨烯薄膜。

2、产业链剖析:下游应用较为广泛

石墨烯产业链的上游为石墨矿资源及生产设备;中游为石墨烯薄膜和石墨烯粉体制造;下游主要的应用以新能源、涂料、大健康、节能环保、化工新材料、电子信息等六大产业。

目前,我国石墨烯产业链的上游石墨烯矿产及设备公司有方大炭素、思泉新材和宝泰隆等;中游石墨烯粉体和薄膜的生产公司有常州二维碳素、第六元素和中泰化学等;下游应用领域众多,目前较为广泛的新能源领域的代表企业有贝特瑞新材料、东方碳素、南都电池和欣旺达等;涂料领域的代表性企业有墨睿科技和深创时代等;大健康领域代表性公司有烯旺科技和圣泉集团等;节能环保领域的代表性企业有正拓能源和驰飞等;化工新材料的代表性企业有新纶科技和华高烯暖等;电子信息领域的代表性企业包括远望谷和汉威电子等。

行业发展历程:行业处在突飞猛进阶段

石墨烯的理论研究始于1947年,迄今已有70余年的历史。但真正能够独立存在的二维石墨烯晶体则是出现在2004年,英国曼彻斯特大学天文物理学教授Andre K. Geim领导的研究小组利用微机械剥离方法首次获得了石墨烯,标志着这一新型材料的问世。中国国家自然科学基从2007年开始对石墨烯项目投资,促进了我国石墨烯产业的发展。2013年以来,石墨烯先后被列入“十二五”“十三五”规划中,政策的推动促使了我国一大批石墨烯企业的诞生,石墨烯生产开始走向批量化、规模化。2017年至今,石墨烯已经在锂电池、太阳能、散热材料、电缆LED等行业有了较为广泛的应用。

行业政策背景:“十四五”规划愈发重视石墨烯行业的发展

相比于国外政府较早进行政策扶持,我国直到2012年才由工信部发布《新材料产业“十二五”发展规划》,首次明确提出支持石墨烯新材料的发展。之后,我国先后出台《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》《国家创新驱动发展战略纲要》《新材料产业发展指南》《“十三五”材料领域科技创新专项规划》等文件,确立石墨烯在新时代我国制造业发展中的重要战略地位,鼓励在电化学储能、海洋工程、柔性电子器件、重大环保技术装备、汽车、航天航空行业等领域拓展石墨烯应用。2021年,国家发改委发布了《国民经济和社会发展第十四个五年规划纲要》,提出大力支持发展新材料产业的重点任务。

行业发展现状

目前,石墨烯产品主要为石墨烯粉体和石墨烯薄膜。石墨烯粉体主要应用于防腐涂料、锂电池、超级电容、导热塑料、消费电子散热片等行业;石墨烯薄膜主要在导热膜、柔性显示、传感器、集成电器等行业有较为广泛的应用。

1、供给:石墨烯粉体和石墨烯薄膜已经实现大规模量产

目前中国大部分石墨烯行业代表性企业均已建立石墨烯产品生产线,其中,在明确公布产量数据的企业中,第六元素、凯纳股份、青岛昊鑫及先丰纳米的石墨烯相关产品产能均达到了千吨级别。此外,根据2021年11月12日举办的2021(第八届)中国国际石墨烯创新大会公布的数据,目前中国已成为石墨烯材料生产大国,石墨烯粉体产能达1.46万吨,石墨烯薄膜产能740万平米。

注:上述数据均来源于企业官网,部分企业官网数据未做更新。

2、需求:石墨烯需求不断增加,市场规模达百亿以上

2015年到2018年,我国石墨烯产业处于高速发展期。据中国经济信息社数据统计,2015年石墨烯市场规模仅为6亿元,2018年我国石墨烯产业规模约为111亿元,复合增长率高达117%。在高速发展后,从2019年开始石墨烯行业进入快速平稳发展期,增速有所降低,根据赛迪智库发布的《2020年中国石墨烯产业发展形势展望》估算,2019年中国石墨烯规模将达到120亿元;根据石墨烯联盟公布的数据,2020年国内石墨烯相关领域市场规模达140亿元。初步估测2021年中国石墨烯市场规模或达到157亿元。

3、专利情况:2020年石墨烯相关专利申请热度最高

根据智慧芽搜索结果,2015-2022年9月,我国石墨烯相关专利申请数量先增后降,2020年相关专利申请数量达到峰值33390项,2021年相关专利申请数量下降至30165项。此外,截至2022年9月的石墨烯相关专利中,发明申请类型的专利占比最多,达到了57%,其次为授权发明,占比为27%。

注:查询时间为2022年9月26日。

4、发展痛点:关键技术制约下游应用拓展

由于石墨烯从发现至今仅经历10余年时间,其发展仍处于较新的阶段,尽管石墨烯在规模化生产技术和 工艺装备等方面均取得重大进展,但其低成本规模化制备技术、下游应用技术、绿色制备技术等方面仍存在技术瓶颈,且产品普遍存在尺寸和层数不均匀、质量不稳定等问题,材料的各项性能指标远不及实验室水平,难以满足大规模工业化量产的需求,制约了石墨烯在下游应用领域的拓展。

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国石墨烯行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

  • 索引序列
  • 石墨烯的制备及其性能研究论文
  • 石墨烯特性研究发展的论文
  • 石墨烯混凝土动态性能研究论文
  • 研究石墨烯论文
  • 石墨烯研究现状论文
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