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科幻电影《流浪地球2》中的太空电梯，曾给观众带来极大视觉冲击，其关键材料，就是当今科学界功能性最强的新材料之一——石墨烯。

石墨烯，由单一的碳元素组成，具有良好的导电、渗透性能，能够支撑数百万倍自身重量的负载，在当今的主流科幻作品中经常作为“幕后技术顾问”，为故事中一个个令人惊奇的科幻设定提供强大的“现实基础”。

我国石墨烯产业经过十余年的发展，已从初期的技术导入阶段迈入产业优化整合的新阶段。随着制备技术的成熟和应用场景的拓展，产业重心逐渐从“技术驱动”转向“应用牵引”。未来3至5年，石墨烯产业有望形成“以应用拉动产业”的发展格局。相关企业应坚定主攻方向，专注于关键技术的突破和高附加值产品的开发，避免盲目扩张和低水平重复建设。同时，加强与高校、科研院所的合作，提升研发能力和创新水平，推动石墨烯在电子信息、新能源、航空航天等领域的应用。此外，积极参与国际标准的制定和认证，拓展海外市场，提升国际竞争力。通过不断的技术创新和市场拓展，石墨烯有望在未来的高科技产业中发挥更大的作用。

本版文字除署名外由 中石化（上海）石油化工研究院有限公司 孙 赛 蒋建忠 董文芊 提供

从基础研究到产业化应用快速发展

石墨烯作为一种具有优异性能的新材料，自2004年被发现以来，经历了从基础研究到产业化应用的快速发展过程。

在国际上，石墨烯的研究和应用取得了显著进展。例如，欧洲启动了“石墨烯旗舰计划”，投资10亿欧元用于石墨烯的研究和商业化应用；美国则通过国家纳米技术计划（NNI）支持石墨烯的研究。

在国内，2024年1月，中国五矿王炯辉研究员牵头的团队在天然石墨球化领域取得重大突破，发现了鳞片石墨碰撞嵌合为主的球形石墨生成机理，首次提出影响石墨球化生成的关键因素，为天然石墨球化理论的研究作出了重要贡献。

我国高度重视石墨烯产业的发展，出台了一系列政策支持其技术研发和产业化。2012年，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发展；2015年，《中国制造2025》将石墨烯列为重点发展的战略前沿材料；2019年，工信部发布的《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》中，累计9种石墨烯材料入选。各地政府也积极推动石墨烯产业的发展，如北京市在2024年11月发布了《北京市石墨烯产业发展实施方案（2024-2027年）》，旨在引领全国石墨烯技术创新和产业发展，加快形成未来材料产业新质生产力。

在国家及地方政策的有力支持下，石墨烯在多个前沿领域的应用不断拓展，未来有望在推动新材料产业升级和高科技产业发展中发挥更加重要的作用。

制备技术多样且已初具产业规模

石墨烯的制备技术多样，主要包括机械剥离、化学氧化还原、化学气相沉积（CVD）和物理法液相剥离等。机械剥离法可获得高质量的单层石墨烯，但产量低、成本高，难以实现规模化生产；化学氧化还原法通过氧化石墨生成氧化石墨烯，再还原为石墨烯，工艺简便、成本较低，但产物中常含有缺陷，影响其电学性能；CVD法可在金属基底上生长大面积高质量石墨烯，适用于电子器件制造，但设备投资大、工艺复杂；物理法液相剥离利用超声波或剪切力将石墨剥离成石墨烯，具有成本低、工艺简单、易于规模化等优点，适合大批量生产。

液相剥离技术的原理是通过超声波或高剪切力将石墨层间的范德华力破坏，使其剥离成单层或少层石墨烯。该方法操作条件温和，无须高温高压，设备简单，适合大规模生产。然而，传统的超声波辅助液相剥离存在能耗高、产率低的问题。为提高效率，研究者开发了高剪切混合、微流体化等新型剥离技术，并通过优化溶剂体系、引入表面活性剂等手段，提升石墨烯的剥离效率和稳定性。此外，功能化处理也有助于改善石墨烯的分散性和应用性能。

全球石墨烯产业链可分为上游、中游和下游三个环节。上游主要包括石墨原料的开采和供应；中游涉及石墨烯的制备和功能化处理；下游则涵盖电子、能源、复合材料、生物医疗等应用领域。在国际市场上，中国、美国、韩国、英国等国家在石墨烯产业中占据重要地位。例如，英国的Paragraf公司专注于高质量石墨烯晶圆的生产，推动其在半导体和生物传感器领域的应用；俄罗斯的OCSiAl公司是全球最大的石墨烯纳米管制造商，拥有工业规模的合成技术，产品广泛应用于电池、涂料等领域；英国的Levidian Nanosystems公司利用生物气体废弃物生产高质量石墨烯，实现了资源的高效利用。

我国的石墨烯产业发展迅速，已初具规模，形成了常州、宁波等产业聚集区。常州的二维碳素、宁波的墨睿科技等企业在石墨烯制备和应用方面具有较强的竞争力。此外，产业联盟和技术平台的建立也促进了资源整合和技术创新。然而，我国石墨烯产业仍面临标准不统一、下游应用渗透率低等挑战。为解决这些问题，需要加强标准体系建设，推动高质量产品的研发，拓展下游应用市场，提升整体产业竞争力。

石墨烯未来在多个关键领域应用前景广阔

石墨烯因其优异的物理化学性能，在多个关键应用领域展现出广阔的前景。

在防腐涂料与复合材料领域，石墨烯的高比表面积和优异的阻隔性能使其成为理想的添加剂。研究表明，石墨烯基防腐涂料在海洋、桥梁、石化等工业防腐场景中表现出色，其使用寿命可比传统涂料延长一倍以上。液相剥离法制备的石墨烯具有良好的分散性和与涂料的相容性，能够在涂层中形成致密的屏障层，显著提高防腐性能。市场方面，石墨烯防腐涂料的需求正在快速增长，预计未来几年将保持高速增长态势。国内企业，如中石化（上海）石油化工研究院、新成石墨等正在积极布局，扩大产能，以满足市场需求。

在柔性电子与传感器领域，石墨烯的高导电性、柔韧性和透明性使其成为柔性显示、智能穿戴和印刷电子等应用的理想材料。石墨烯油墨可用于制备柔性电极和导电线路，满足高性能柔性电子器件的需求。液相剥离法制备的石墨烯在柔性电子器件的成膜和图案化方面具有优势，能够实现大面积、低成本制备。随着柔性电子市场的快速发展，石墨烯在该领域的应用前景广阔。

在新能源方向，石墨烯在锂离子电池和超级电容器中具有重要应用。石墨烯可用于锂离子电池的负极材料、导电剂和隔膜涂层等环节，提升电池的倍率性能、循环寿命和能量密度。此外，石墨烯与硅碳、固态电池的复合也成为研究热点，有望突破现有技术瓶颈，进一步提升电池性能。随着电动汽车和储能市场的快速增长，石墨烯在新能源领域的应用将持续扩大。

在热管理与散热材料方面，石墨烯的高导热性使其成为电子产品和汽车等领域的理想散热材料。石墨烯导热膜和填料可用于提高器件的热导率、降低热阻、提升散热效率。散热涂料的设计思路主要是利用石墨烯的高导热性和良好的分散性，形成高效的热传导通道。然而，石墨烯在实际应用中仍面临工艺挑战和材料稳定性问题，需要进一步优化制备工艺和材料性能。

石墨烯在多个关键应用领域展现出广阔的前景。随着制备技术的不断进步和产业链的逐步完善，石墨烯的应用将进一步拓展，推动相关产业的升级和发展。

构建石墨烯领域竞争优势的对策建议

目前，我国石墨烯产业正处于从实验室研究向商业化应用转型的关键阶段。企业在技术路径选择、产品开发、产业协同及未来战略等方面的决策，将直接影响其在全球新材料竞争格局中的地位。

在技术路径选择方面，液相剥离法因成本低、工艺简单、易于规模化等优势，成为许多企业的首选。为提高效率，企业需在原料选择、剥离工艺、分散与稳定控制等方面持续优化。此外，构建技术壁垒也是企业提升竞争力的关键。通过专利布局、设备自主化、工艺标准化等措施，企业可以在技术上形成独特优势。产品形态的升级也是技术深化的重要方向，从粉体向浆料、预分散液、功能母液等高附加值产品转变，有助于拓展应用领域，提升产品附加值。

在产品开发方面，企业应以应用场景为导向，深耕某一细分市场，形成应用闭环。例如，在防腐涂料领域，石墨烯企业通过与终端客户共研产品，定制功能化解决方案，可以更好地满足市场需求。此外，从“卖材料”到“卖体系”的商业模式升级，也是企业提升竞争力的重要途径。通过提供整体解决方案，企业可以增强客户黏性，提升品牌价值。

在产业协同方面，企业应加强与高校、科研院所的合作，增加研发深度。通过共建联合实验室或中试平台，企业可以加快技术转化，增强创新能力。此外，与涂料、电子、能源等企业的合作，有助于拓展应用领域，实现产业融合。拓展海外客户资源，参与国际标准与认证，也是企业提升国际竞争力的重要手段。通过与全球领先企业的合作，企业可以借鉴先进经验，提升自身水平。

此外，企业在技术方面，应更加注重工艺降本、批次稳定性、绿色制备等方面的优化；在市场层面，应关注政策动向，积极参与应用示范工程；在管理层面，应打造核心产品，坚持长期主义，强化品牌建设。

中国石化在行动

上海院：成功开发多款石墨烯重防腐涂料

本报讯 面对石化行业日益严峻的腐蚀挑战，高性能环保型重防腐材料成为关键技术方向。上海院自2019年起开展高品质粉体石墨烯制备研究，2021年起聚焦石墨烯在防腐涂料中的工业应用，围绕分散性、界面相容性等难点持续攻关，形成自主改性分散与涂装技术。近年来成功开发出5款石墨烯重防腐涂料，产品附着力大于等于16兆帕，盐雾试验大于2000小时，耐压达70兆帕，同时具备优异的耐酸碱、原油、硫化氢等介质腐蚀能力，适用于高盐高湿、昼夜温差大等环境。

2025年，该产品在销售华东陈山油库实现首次规模化工业应用。该油库地处沿海，环境具有代表性，对材料防护性能要求极高。此次成功应用标志着石墨烯防腐技术实现实用化突破，相关产品已通过C5等级重防腐认证，入选中国石化化工新材料十大产品及技术攻关清单。（孙 赛 蒋建忠 董文芊）

销售华东：加快石墨烯重防腐涂料推广应用

本报讯 销售华东陈山油库地处沿海，在强紫外线、高盐、高湿的腐蚀环境中，储罐使用寿命与安全性能受到严重影响。以往，防腐材料主要以环氧富锌为主，易出现剥落粉化现象。为解决这一难题，销售华东引进由上海院自主研发的石墨烯重防腐涂料。

石墨烯重防腐涂料可为金属提供长期保护作用，具备优异的抗高压、抗腐蚀气体腐蚀能力，同等条件下，其抗盐雾腐蚀性能提升95%，同时附着力强、韧性高。

销售华东全力保障现场组织，紧盯过程管控，在项目施工过程中严格执行高标准质量控制，稳步推进标准化工地建设，于4月完成陈山油库12号罐防腐试验，现场施工面积约5300平方米。经现场施工测算，石墨烯涂料涂布率较过往涂料提升64%，减少了防腐涂料总用量。同时，石墨烯涂料预计保护期限逾十年，大幅节省了维护成本，降低了安全风险。当前，销售华东正逐步加快石墨烯重防腐涂料在油库码头输油臂、栈桥管线等关键部位的推广应用。（沈益萍 徐 亮）

SEG洛阳技术研发中心：全流程技术支持石墨烯涂层应用

本报讯 近日，SEG洛阳技术研发中心联合上海院，针对不同应用场景开发石墨烯涂层配套体系及施工工艺技术，并在销售华东陈山油库成功实现全流程标准化施工，填补了相关技术空白。

该中心项目团队基于不同地域石化企业大气腐蚀环境特点，结合耐盐雾、耐人工老化、耐酸及耐碱等实验室模拟加速实验研究，通过考察比对喷砂参数、稀释剂用量、涂装方式、粗糙度等因素对涂层质量的影响规律，明确了施工过程的关键参数，形成了针对石墨烯重防腐涂料的施工工艺。为解决涂层维护过程中存在的“过修”“欠修”问题，他们开发了涵盖新建和维修场景的系列石墨烯涂层配套体系及施工技术规范，为现场高质量施工提供了坚实可靠的技术支撑。在陈山油库现场施工过程中，他们还协同业主和施工单位，开展粗糙度、施工环境、涂敷质量等关键参数实时检测和技术指导，为项目顺利实施提供全流程技术支持。项目质量测评结果表明，涂层附着力在8兆帕以上、干膜厚度合格率达100%。

下一步，该中心将聚焦苛刻腐蚀环境、沿海码头及酸性水罐等场景进一步开展技术攻关，为石墨烯重防腐涂料的推广应用提供技术支撑。（王 娅 李晓炜）

来源：中国石化报

2025年6月11日，由中关村华清石墨烯产业技术创新联盟（以下简称“石墨烯联盟”） 与国家石墨烯创新中心标准研究与服务中心联合组织的《CVD法石墨烯粉体标准制定及产业化应用研讨会》顺利召开。此次会议汇聚了业内CVD法制备石墨烯粉体的主要生产企业、科研机构、下游用户、检测机构等，大家共同围绕CVD法石墨烯粉体产品的特性、质量等级、测试方法、标准制定以及通过标准促进产业对接展开了充分的探讨。本次会议以腾讯视频会议形式召开，近 20 位行业代表应邀参会，同步视频直播观看量近 300 人次。

石墨烯联盟秘书长戴石锋在预研会上系统阐释《CVD 法石墨烯粉体》标准制定的背景：当前 CVD 法制备技术已从实验室实现产业化发展，其产出的石墨烯粉体具备独特物理化学特性，但行业缺乏统一质量评价体系，该领域的测试方法标准空白，制约技术迭代与市场推广应用。他强调，该标准将从检测方法等维度建立行业规范，有助企业改进技术指标，同时提议成立 CVD 法石墨烯粉体专委会，通过标准制定，将推动上下游资源整合及产业对接，助力CVD法石墨烯粉体产业化应用。

中国科学院上海微系统与信息技术研究所时志远老师解析碳材料应用谱系，结合 CVD 法石墨烯粉体制备工艺特点，阐述了热重分析测试方法、光谱法的技术原理与验证数据，为标准中检测方法的科学性提供理论支撑。

来自东华工程、厦门凯纳、陕西兴汉澜墨、武汉低维等企业及江苏特检院、广州特检院等机构的专家，围绕产品特性与场景化应用展开讨论，肯定了标准制定的必要性，同时对标准制定中相关测试设备结合及优化提出了建议，赞成联盟提出的通过标准展开产业对接和资源整合。

联盟下一步将推进四方面的工作：启动该标准立项工作，已有四家单位确认参与制定；收集主要企业的样品，丰富上海微系统所提供测试样本；邀请相关检测机构共同优化试验方法，加强试验方法的验证；联盟将以标准为纽带搭建产学研对接平台，推动石墨烯的商业化应用，助力企业高质量发展。

5月22日-24日，在浙江省人力资源和社会保障厅的指导和支持下，2025石墨烯材料产业工程师高级研修班成功举办。作为全国首个聚焦石墨烯产业复合型人才培养的省级高级研修项目，汇聚了近百名行业中高级技术和管理人员，通过理论授课、座谈研讨与实地考察等相结合形式，共同探讨交流石墨烯技术成果转化、产业发展趋势、行业标准制定等内容，为推动产业链协同创新和石墨烯产业工程师队伍培养提供支撑。

首届之“新”，破解产业化人才瓶颈
研修班依托国家石墨烯创新中心和浙江省石墨烯材料产业工程师协同创新中心，旨在通过整合石墨烯行业产学研用资创新资源，面向国家战略需求和行业发展需求，致力于培养懂技术、懂市场、懂管理的推动石墨烯产业发展的复合型人才。研修将重点提升参训人员的理论和实践能力、成果转化能力和产业化推进能力，促进人才与产业的深度融合与双向赋能，为我国石墨烯产业创新发展注入新活力。

中国石墨烯产业技术创新战略联盟理事长、国家新材料产业发展专家咨询委员会委员李义春出席开班仪式并致辞，国家石墨烯创新中心主任、中国科学院宁波材料所研究员刘兆平主持。

李义春表示石墨烯从实验室走向市场，工程师是打通成果转化“最后一公里”的重要推手，希望学员通过本次培训提升将理论转化为解决实际问题的能力，不仅成为技术攻关的“尖兵”，还能跳出技术局限，思考产业链协同与商业模式创新，为行业可持续发展贡献智慧。

刘兆平表示石墨烯被誉为“新材料之王”，其技术突破正在重塑传统产业格局。但当前行业仍面临技术转化难、规模化应用不足等挑战。作为产业一线的工程师，既是技术落地的实践者、产业升级的推动者，更是创新生态的构建者。本届研修班的举办，正是浙江省响应国家新材料战略、破解“产学研用”协同堵点的创新实践。

权威专家授课，全链条赋能
中国技术创业协会副理事长、北京高精尖科技开发院院长汪斌，宁波江丰热等静压技术有限公司总经理、浙江省青科协会员曹欢欢，国家技术转移人才培训实训导师、国家技术转移中部中心高级顾问赵保红，中关村华清石墨烯产业技术创新联盟秘书长国家标准审评中心国家标准评审专家戴石锋，山东国瓷功能材料股份有限公司创始人、新型功能材料国家企业技术中心主任宋锡滨，中国科学院宁波材料所研究员、国家石墨烯创新中心副主任周旭峰，宁波柔碳电子科技有限公司董事长/总经理、浙江省特聘专家汪伟等担任授课讲师，确保课程兼具理论深度与实践指导性。为提升研修实效，课程覆盖技术研发、专利布局、标准化建设、商业化落地等关键内容。

汪斌以《用科创经济思维，赋能石墨烯产业高质量发展》为题，基于科创经济学理论框架，系统阐述了科技创新驱动石墨烯产业升级的实践路径，并通过经济规律与产业案例融合分析，提出技术赋能高质量发展的战略思路。
赵保红以《高价值专利培育与运营》为题，立足技术转移与专利管理经验，解析了高价值专利的培育策略及运营模式，强调了专利布局在科技成果转化中的核心作用与实施路径。
戴石锋以《石墨烯产业标准化与标准必要专利》为题，围绕石墨烯产业标准化需求，结合国际标准创制实践，探讨了标准必要专利的协同布局逻辑及产业链生态共建机制。
曹欢欢以《核心团队打造与平台建设》为题，基于集成电路靶材产业化经验，聚焦管理实践对技术规模化落地的关键支撑作用，阐释了技术团队能力提升与创新平台搭建方法论。
周旭峰以《石墨烯科技前沿与产业趋势》为题，梳理了石墨烯可控制备技术的前沿突破与产业化进程，结合应用案例展望其在新能源、电子信息等领域的商业化趋势与挑战。
汪伟以《创新创业基本要素》为题，结合石墨烯薄膜产业化实践，提炼技术商业化进程中创新创业要素，提出资源整合、团队协作与企业可持续发展的系统性策略框架。
宋锡滨以《科技成果转化与商业模式创新》为题，将功能材料产学研合作为主线，结合市场落地案例，论述了科技成果转化路径与商业模式创新逻辑，传授了需求驱动的协同创新实践经验。
研修期间，学员与专家围绕“量产一致性控制”“成本优化路径”等问题展开讨论交流。在分享学习心得体会时，学员表示：“三天的课程直击痛点，尤其是专利运营和标准制定的方法论，为技术保护与市场拓展提供了新思路，过去只埋头做实验，现在学会了用专利布局保护创新，用标准话语权抢占市场。”

在实地考察环节，学员还参观了国家石墨烯创新中心多个重点项目，赴石墨烯铜基复材、石墨烯智能调光膜、石墨烯基动力电池、石墨烯导热膜、石墨烯铝基复材和石墨烯增强制冷机等项目现场学习。

首届研修班的成功举办，是探索石墨烯产业工程师培养培育的生动实践。国家石墨烯创新中心为授课专家颁发讲师聘书，未来将继续联合高校院所、企业等共建“产学研用”实训基地，形成“理论培训-实践指导-资源对接-市场推广”闭环培育模式，为石墨烯产业高质量发展提供人才智力支撑。

来源：国家石墨烯创新中心

可编程电场无需固定的微流体设备就能分拣氧化石墨烯，这有可能推动环境清洁和医疗保健的发展。

日本名古屋大学的研究人员开发出一种接口，无需制造实际设备即可创建 “虚拟分拣纳米机器”。通过将电子束投射到氮化硅薄膜上，他们产生了可编程电场，其功能类似于微流控设备–通过微观通道移动极少量液体的系统。这使他们能够在任何需要的位置和时间移动纳米材料并按其大小进行分类。

科学家们使用的氧化石墨烯（GO）是一种只有一个原子厚的碳材料。它的特性和细胞相互作用因薄片大小而异，因此尺寸分拣方法非常重要。传统方法需要具有固定结构的复杂预制微流体设备。新方法通过创建可立即移动或重新配置的临时、可编程电场模式，消除了这一限制。这样就能对 GO 片进行精确分拣，然后根据其尺寸特性捕获污染物、溶剂和生物分子。

当电场模式投射到带有 GO 片的溶液上时，有两种力同时起作用，但方向相反：电渗流将 GO 片拉向电场模式，而电泳斥力则将它们推开。产生这种运动的原因是不同大小的 GO 片的表面电荷与质量之比不同。

较小的 GO 片的总电荷较少，但它们的质量和体积也明显较小。这使得它们的表面电荷质量比更高，从而使它们在受到电场排斥时移动得更快。研究人员测量了不同大小的 GO 片（5-50 μm2）的速度，发现随着片大小的减小，排斥速度也成比例地增加。这样，他们就能在特定位置按大小分离薄片，并创建虚拟分拣纳米机器，这种机器可按需出现，无需复杂的预制微流体设备。

动态氧化石墨烯分拣概述：（a）系统利用氮化硅膜上的电子束产生电场模式，从而在氧化石墨烯薄片上产生相反的力。(b) 氧化石墨烯薄片在溶液中的起始状态。(c) 中间步骤，显示氧化石墨烯薄片被电渗流拉向图案。(d) 最后阶段，在电泳斥力的作用下，不同大小的薄片以不同的速度远离图案。较小的薄片移动速度更快，因为它们的表面电荷质量比更高： 资料来源：Sasaki 和 Hoshino，2025 年

研究人员能够通过改变电场模式来改善对石墨烯薄片的控制。例如，他们制作了周期性变化的不同环形图案，以改善不同大小的石墨烯片之间的分离；还制作了移动的半圆图案，在溶液中将石墨烯片推向不同的方向。(点击此处观看视频： 通过电场发出的环形图案和半圆图案来分拣氧化石墨烯薄片。图片来源：Sasaki 和 Hoshino，2025 年）

“这项研究代表了纳米材料加工领域的范式转变，”博士生兼第一作者 Ken Sasaki 评论道。“我们现在不再需要制造复杂的微流体设备，而是可以对虚拟纳米机器进行编程，使其按需出现并发挥作用。这样就可以实现无材料制造，通过可编程力场进行机械加工。

名古屋大学微纳机械科学与工程系的 Takayuki Hoshino 教授强调，这项技术在环境修复和医疗保健应用方面具有巨大潜力。“他解释说：”例如，如果发生工业泄漏，可以开发这种技术，在现场部署，对GO片进行分拣，以最佳方式清除污染物，而不是先将材料运输到设施中。

这项题为 “通过电子束处理局部电泳对氧化石墨烯薄片进行尺寸分馏 ”的研究于2025年4月27日发表在《胶体与表面A：物理化学与工程方面》（Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects）杂志上，DOI：doi.org/10.1016/j.colsurfa.2025.137056。