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  由于石墨烯優(yōu)越的導(dǎo)熱、防輻射、防靜電等性能，應(yīng)用石墨烯可以切實(shí)提高電子產(chǎn)品的散熱效率，并提高抗電子干擾和抗靜電的能力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品輕量化。目前，美國(guó)的XG Sciences和Angstron Materials等石墨烯廠商均提供基于石墨烯材料用于電子元件的散熱冷卻和電磁干擾屏蔽器件，分別命名為“XG LeafTM”和“ANG Thermal Foil”系列產(chǎn)品；加拿大的Grafoid也聯(lián)合CapTherm System開(kāi)發(fā)了針對(duì)LED及電動(dòng)車(chē)（EV）應(yīng)用的石墨烯散熱產(chǎn)品。壹行研預(yù)期未來(lái)會(huì)有更多的電子產(chǎn)品采用基于石墨烯微片的散熱器件、抗電磁干擾和靜電放電保護(hù)器件。
  作為硅材料的直接競(jìng)爭(zhēng)者，石墨烯材料在高性能電子器件中的應(yīng)用，比如基于石墨烯的場(chǎng)效應(yīng)晶體管及二極管（graphene-based field-effect transistors and diodes）等邏輯器件尚處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)及測(cè)試階段，其大規(guī)模應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走。據(jù)報(bào)道，美國(guó)IBM研究院開(kāi)發(fā)出和標(biāo)準(zhǔn)硅CMOS工藝兼容的運(yùn)算功能更強(qiáng)大的石墨烯芯片；德國(guó)AMO公司也和瑞典的Chalmers University of Technology合作開(kāi)發(fā)石墨烯基場(chǎng)效應(yīng)晶體管及二極管。此外在其他傳感器研究上石墨烯材料在替代硅材料方面也取得了實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的新進(jìn)展，例如2015年新加坡國(guó)立大學(xué)（NUS）的研究人員用石墨烯和氮化硼（boron nitride）制造了新型磁阻傳感器（magnetoresistance sensor，MR sensor）芯片，其性能比對(duì)應(yīng)的硅基磁阻傳感器敏感200倍。
石墨烯的電子應(yīng)用，哪些將勝出？
壹行研從技術(shù)成熟度和成本下降潛力這兩個(gè)主要的指標(biāo)對(duì)未來(lái)五到十年最可能大規(guī)模應(yīng)用的九個(gè)石墨烯電子應(yīng)用做了全面的評(píng)估。這九大石墨烯電子應(yīng)用分別是導(dǎo)電漿料及油墨、散熱器件、射頻識(shí)別及智能包裝、電磁干擾屏蔽及靜電放電保護(hù)、觸控屏和應(yīng)變感應(yīng)傳感器、其他傳感器、大尺寸透明導(dǎo)電膜/顯示屏、場(chǎng)效應(yīng)晶體管/單電子晶體管、集成電路芯片/中央處理器等。
應(yīng)用精彩紛呈 電子行業(yè)將成石墨烯最大應(yīng)用市場(chǎng)

圖一 石墨烯材料電子行業(yè)應(yīng)用前景分析

  如圖一所示，其中技術(shù)成熟度分值越高表示該石墨烯應(yīng)用從技術(shù)層面更加成熟，1分是處于早期實(shí)驗(yàn)室研究階段，最高5分是已經(jīng)進(jìn)入了商業(yè)推廣階段；成本下降潛力代表相關(guān)石墨烯應(yīng)用在成本方面的可行性，1分表示該應(yīng)用領(lǐng)域使用石墨烯后成本不但沒(méi)有下降空間而且還有大幅上升，10分則表示使用石墨烯后該應(yīng)用領(lǐng)域可以產(chǎn)生成本下降的空間，得分越高表示該領(lǐng)域應(yīng)用石墨烯在成本上有優(yōu)勢(shì)。因此，技術(shù)成熟度得分越高且成本下降潛力分值越高的應(yīng)用領(lǐng)域越比較容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，反之，如果這兩個(gè)指標(biāo)值都很低，則表示該石墨烯應(yīng)用還處于技術(shù)發(fā)展的初級(jí)階段，在成本上也不具有優(yōu)勢(shì)，因而離大規(guī)模市場(chǎng)應(yīng)用還有很長(zhǎng)的距離。
  從圖一可以看出，由石墨烯微片材料制成的導(dǎo)電漿料及油墨的成本下降潛力最大而且具有較高的技術(shù)成熟度，是目前最具經(jīng)濟(jì)可行性的應(yīng)用。另一方面，石墨烯輔助的散熱器件在替代傳統(tǒng)散熱材料如金屬材料及活性炭等的情況下少許增加成本，但是石墨烯的添加有助于大幅度改善散熱性能，同時(shí)也延長(zhǎng)了電子器件的壽命。在這個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景中對(duì)產(chǎn)品性能的改善以及增強(qiáng)電子元件在嚴(yán)苛環(huán)境的適應(yīng)性足以抵消使用石墨烯帶來(lái)的額外增加的成本，所以可以預(yù)期在高端電子產(chǎn)品市場(chǎng)能形成大批量出貨。壹行研估計(jì)五年內(nèi)石墨烯在上述兩個(gè)電子領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的可能性很大。
  其次，石墨烯材料在觸控屏和應(yīng)變感應(yīng)傳感器、電磁干擾屏蔽/靜電放電保護(hù)、射頻識(shí)別及智能包裝的應(yīng)用技術(shù)成熟度等的得分也比較高。這些應(yīng)用雖然陸續(xù)進(jìn)入了市場(chǎng)導(dǎo)入期，但是均存在制約大規(guī)模商用的瓶頸。比如相對(duì)現(xiàn)有的其他材料體系優(yōu)勢(shì)不夠明確，下游應(yīng)用市場(chǎng)的成熟度不夠，等等。壹行研認(rèn)為，石墨烯在這些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用在短期內(nèi)比較困難，但在中長(zhǎng)期（五到十年）內(nèi)則有較大的可能。
  再次，石墨烯薄膜應(yīng)用的領(lǐng)域，包括大尺寸透明導(dǎo)電膜和顯示屏、其他傳感器、及邏輯器件和集成電路等其他電子應(yīng)用的技術(shù)成熟度和成本下降潛力得分均較低，很多仍停留在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)和測(cè)試階段。在石墨烯膜方面，生產(chǎn)可控?fù)诫s原子且晶格缺陷較少（完美晶型）的石墨烯薄膜仍然存在較高的技術(shù)壁壘，且大量生產(chǎn)時(shí)不同批次的產(chǎn)品質(zhì)量存在較大差異，因而導(dǎo)致大尺寸透明導(dǎo)電膜成本高企。從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)看，預(yù)期五到十年內(nèi)石墨烯材料在以上這些應(yīng)用領(lǐng)域大規(guī)模商用的可能性較小。不過(guò)，鑒于石墨烯薄膜電子器件的一些特殊性能，這些領(lǐng)域內(nèi)的一些高價(jià)格的石墨烯器件有希望占領(lǐng)體量較小的高端細(xì)分市場(chǎng)，雖然其整體市場(chǎng)滲透率不會(huì)很高。
  綜上所述，石墨烯的研發(fā)受到各國(guó)政府、跨國(guó)公司和研究機(jī)構(gòu)的重點(diǎn)關(guān)注。目前，電子是石墨烯的最大應(yīng)用領(lǐng)域，壹行研預(yù)計(jì)電子在未來(lái)五年內(nèi)將會(huì)保持最大石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域的地位。在眾多的電子類(lèi)石墨烯應(yīng)用中，石墨烯導(dǎo)電漿料和油墨和石墨烯輔助散熱器件的技術(shù)成熟度最高，成本下降潛力最大，因而在五年內(nèi)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)出貨的可能性最大。