近年来，石墨烯热度飙升，成为世界各国研究开发的对象。石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在。直至2004年，英国物理学家成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，2010年英国物理学家也因该伟大发现获得了诺贝尔物理学奖。
被誉为“21世纪的神奇材料”、“万能材料”，有业内人士如此评价石墨烯，“如果说20世纪是硅的世纪，那么，石墨烯则开创了21世纪的新材料纪元，将给世界带来实质性的变化”。仅在集成电路行业，如果石墨烯能够取代1/10的硅，就将带来5000亿元以上的市场容量。“万能”的石墨烯也因此成为全球各国研发的新宠，中韩日美德齐上阵。
“万能材料” 优良性能引重视
据了解，“万能材料”石墨烯一种技术含量非常高、应用潜力非常广泛的碳材料，因强度最高、韧性最好、重量最轻等众多优良性能，自被发现以来受到极大关注。其独特的电学性能、力学性能、热性能、光学性能，可以广泛应用于锂离子电池、超级电容器、太阳能电池、触摸屏、透明电极等领域，在半导体产业、光伏产业、锂离子电池、航天、军工、新一代显示器等传统领域和新兴领域都将带来革命性的技术进步。其潜在应用领域包括高速晶体管、透明电极、印刷电子、新型复合材料、超灵敏传感器、新型催化剂、基因测序、储能装置等。在未来5到10年会有很大的发展，在相关领域引发革命性的突破，带动价值数万亿美元的新兴产业链。
自石墨烯被发现以来，研究人士一致努力开发这种材料的商业用途，如替代晶硅应用在芯片领域，制造锂离子电池负极材料以及超级电容器，制造可弯曲触摸屏等。随着批量化生产和大尺寸难题逐步突破，石墨烯的产业化步伐正在加快，国内外相关机构的科研投入力度也在上升，市场关注度随之升温。
广泛应用研发 全球多国齐上阵
2010年诺贝尔奖将石墨烯带入人们视线，目前欧盟已投入10亿欧元用于石墨烯的研究和产业化应用。2013年1月28日，欧盟委员会宣布将石墨烯和人脑工程两大科技入选“未来新兴旗舰技术项目”，并分别设立专项研发计划，每项计划将在未来10年内分别获得10亿欧元的经费。韩国和英国分别投入3.5亿美元、5000万英镑进行商业化。石墨烯材料逐渐引起了我国社会各界的广泛关注，各级政府也将石墨烯产业作为产业升级换代的突破口，纷纷成立石墨烯相关产业或联盟。与此同时，工业和信息化部等部门在加紧研究“十三五”新材料规划，出台时间有望在2015年下半年，石墨烯入选该规划已经基本落定。早在2012年，工信部发布《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;科技部也明确表态将支持石墨烯的研究。
据不完全统计，2011年，我国首家石墨烯企业成立，目前企业数量已达到40余家。无锡市此前宣布，2015年石墨烯及相关产业规模将突破50亿元，2020年达到300亿元;宁波市计划3年内设立9000万元的财政资金项目，并在10年内打造千亿规模的产业特色群。2013年，中科院重庆研究院成功制备出国内首片15英寸的单层石墨烯，并以知识产权和技术出资的形式，与上海南江集团共同组建了重庆墨希科技有限公司，开发以石墨烯触摸屏、显示屏为代表的石墨烯薄膜原材料，推动石墨烯实现产业化。
日前，重庆市研发的石墨烯手机预计今年将投放市场的皇家线上官网（中国）有限公司在国内引起广泛关注。石墨烯触摸屏与现有手机触摸屏材料相比，具备更好的透光度和柔性。据介绍，如果其他部件和材料也得到相应改进，手机、平板电脑上的显示屏未来就能实现可折叠弯曲，而不会对屏幕造成损害。此外，重庆市有关单位正在推动成立重庆石墨烯研究院，为产业链下游开发石墨烯应用产品提供支持，加快推进石墨烯产业发展。
专利世界第一 我国成立企业40余家
近年来，我国在石墨烯领域增长迅速，专利拥有量世界第一，在石墨烯商业化应用上全球还是处于领先地位。2011年我国首家石墨烯企业成立至今，目前企业数量已达到40余家，不少国内企业宣称掌握了石墨烯制备方法，已经开始规模化生产。作为世界上石墨资源储备量最大的国家，我国正努力在石墨烯生产和应用上寻求长远发展策略，随着石墨烯产业化的不断推进，国家针对该产业的政策有望再度加码。我国石墨烯领域研发起步较晚，但发展较快，有潜在优势和后发优势。
2013年7月13日，中国石墨烯产业技术创新战略联盟成立。同时，江苏、浙江、深圳、上海、山东、福建、辽宁、重庆、黑龙江与中科院等机构以多种形式协同创新，纷纷建立了产业技术联盟，促进了创新资源优化组合和创新产业化进程。另一方面，我国的石墨烯行业仍在量产摸索阶段，目前主要的制备方法有微机械剥离法、外延生长法、氧化石墨还原法和气相沉积法;其中氧化石墨还原法由于制备成本相对较低，是目前主要制备方法。
据中国石墨烯产业技术战略联盟秘书长李义春介绍，目前石墨烯的研究总体上分两块：一是在传统锂电池上进行应用，目的是改进、提升锂电池的性能，这类电池不会产生颠覆性的影响;二是依据石墨烯制造一个新体系的电池，它是一个崭新系列的，在性能上是颠覆性的，称作“超级电池”。石墨烯超级电池的出现，可能彻底改变现有的充电问题。续航里程成倍增长，长途出行的里程焦虑可能彻底打破。
以西班牙的超级电池为例，1000公里的续航里程几乎接近北京到上海的直线距离，远超出传统汽车一箱油的行驶距离。石墨烯充电速度提升，可以减少充电时间，宏观上可以大范围减少充电站和充电桩的需求。以目前全球领先地位的特斯拉Model S 85为例，其通过大功率的超级充电站充电，也要80分钟才能充满，车主等充电的时间仍然是一次煎熬。“超级电池10分钟的充电时间，比加一次油时间长一点点，但续航里程比一箱油要长很多，消费者再也不会抱怨。”一位汽车业内人士分析称。
不过，据石墨烯电池研究人士透露，目前国内主要研究的是石墨烯运用到锂电池上，而非全新体系的“超级电池”，所以国内技术和超级电池有一定差距。国家相关部门对此很重视，2015年出台的“十三五”新材料规划可能将石墨烯纳入其中。
石墨烯电池研发 日韩英德谁与争锋?
随着时间的推移，石墨烯越来越多的优良性能被开发出来，据称在众多领域都有着极为广泛的应用，也因此被称为具有革命性意义的新材料，世界上多个国家也在加快石墨烯材料方面的运用。据了解，全球有200多家公司涉及石墨烯的相关研究和开发，其中不乏IBM、英特尔、美国晟碟以及三星等科技巨头。而在产品专利数量上，中国和美国遥遥领先。
IBM公司的研究人员通过在碳化硅晶圆的硅面上种植石墨烯，成功研制出首款由石墨烯圆片制成的集成电路，向研制出石墨烯计算机芯片前进了一步。利用石墨烯研制出新型的场效应晶体管，其能将开关频率提高1000多倍，可广泛应用于未来的电子设备和计算机中，使之功能更强，性能更优异。
而锂电池传统制造强国日本和韩国，在石墨烯电池上他们也正在抢夺技术先机，韩国科学家早在去年11月就宣布，最新发明的石墨烯超级手机电池，可存储与传统电池等量的电量，但充电时间只需16秒。而日本在电池技术上实行两条路线并行，除了发展普通意义上的锂电池，他们还研究燃料电池技术，用特制的石墨烯材料替代铂作为催化剂，来制造燃料电池车所需的氢燃料，获得突破。发现石墨烯的英国也有很大的突破，同时在欧洲德国石墨烯产业的发展也不容小觑。
德国科学基金会(DFG)2009年7月宣布开展“石墨烯”新兴前沿研究项目，项目时间跨度为6年。该项目的目的是提高对石墨烯性能的理解和操控，以建立新型的石墨烯基的电子产品。2010年DFG启动了优先研究项目-石墨烯，包括38个研究项目，前3年预算经费为1060万欧元。德国于2009年由科学基金会(DFG)开展石墨烯新兴前沿研究项目。在2012年10月，德国慕尼黑工业大学的科学家成功制成石墨烯光电探测器，石墨烯制成的光电探测器能非常快速地处理和引导光电信号。
特斯拉公司广受好评的Model S电动汽车这款电动汽车的电池使用的材料便是石墨烯。2014年12月26日，美国电动汽车制造商特斯拉发布了两年前停产的第一代车型Roadster的升级版，续航里程达到644公里，高出原版60%。电池技术的进步，提升了特斯拉产品的性能。新改进的18650型锂电池的容量大幅度加大，6831节电池组数量没有增加，但电池组的总容量从53kWh提高到了70kWh。此前Roadster的续航里程是393公里。特斯拉CEO马斯克称，特斯拉的高性能石墨烯电池，相比目前的容量增长近70%。
随着特斯拉石墨烯电池研发取得较大进展，成本与充电时间将可能大幅下降，国内越来越多公司想挤进石墨烯行业。而在未来，我们可期待的屏幕可折叠手机、平板电脑等电子产品，也将依赖石墨烯。
英国科学家发明石墨烯10年后，在电池上的应用获得巨大突破。12月初，西方媒体报道，西班牙Graphenano公司和西班牙科尔瓦多大学合作研发的石墨烯电池，一次充电时间只需8分钟，可行驶1000公里。它被石墨烯研究者称做“超级电池”。 西班牙的“超级电池”很快将像特斯拉一样应用于汽车上，据西方媒体报道，它的拥有者12月在德国两大汽车巨头的汽车上进行试验，并在2015年第一季度生产上市使用。
