2011-2015年中国石墨烯产业投资分析预测报告

石墨烯是一种由碳原子按照六边形进行排布并相互连接而成的碳分子

,

其结

构非常稳定。石墨烯具有高导电性、高韧度、高强度、超大比表面积等特点

,

在

电子、航天军工、新能源、新材料等领域有广泛应用。

石墨烯是一种由碳原子按照六边形进行排布并相互连接而成的碳分子

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其结

构非常稳定。石墨烯具有高导电性、高韧度、高强度、超大比表面积等特点

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在

电子、航天军工、新能源、新材料等领域有广泛应用。

石墨烯是一种由碳原子按照六边形进行排布并相互连接而成的碳分子

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其结

构非常稳定。石墨烯具有高导电性、高韧度、高强度、超大比表面积等特点

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在

电子、航天军工、新能源、新材料等领域有广泛应用。

石墨烯是一种由碳原子按照六边形进行排布并相互连接而成的碳分子

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其结

构非常稳定。石墨烯具有高导电性、高韧度、高强度、超大比表面积等特点

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在

电子、航天军工、新能源、新材料等领域有广泛应用。

石墨烯是一种由碳原子按照六边形进行排布并相互连接而成的碳分子

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其结

构非常稳定。石墨烯具有高导电性、高韧度、高强度、超大比表面积等特点

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在

电子、航天军工、新能源、新材料等领域有广泛应用。

石墨烯是一种由碳原子按照六边形进行排布并相互连接而成的碳分子,其结构非常稳定。石墨烯具有高导电性、高韧度、高强度、超大比表面积等特点,在电子、航天军工、新能源、新材料等领域有广泛应用。
石墨烯在电子行业的应用中研发的方向主要有四个领域,包括1、石墨烯可替代晶硅应用在将芯片领域,将芯片速度提高到THZ级别。全球每年半导体晶硅的需求量在2500吨左右,石墨烯如果替代十分之一的晶硅制成高端集成电路,市场容量至少在5000亿元以上。

石墨烯制成的锂离子电池负极材料能够大幅提高电池性能。全球每年负极材料的需求量在2.5万吨以上,并保持20%以上增长。石墨烯作为负极材料应用在十分之一的锂离子电池中,其需求量也在250吨以上。
石墨烯制成的超级电容器,充电时间只需1毫秒。2010年全球超级电容市场规模在50亿美元,并保持着20%的增长率,随着未来超级电容器的放量,石墨烯的应用空间巨大。
石墨烯可以替代ITO作为导电材料制成显示器件。预计2011年全球ITO导电玻璃的需求量在8500-9500万片,石墨烯的替代空间巨大。
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。
石墨烯良好的电导性能和透光性能，使它在透明电导电极方面有非常好的应用前景。触摸屏、液晶显示、有机光伏电池、有机发光二极管等等，都需要良好的透明电导电极材料。特别是，石墨烯的机械强度和柔韧性都比常用材料氧化铟锡优良。由于氧化铟锡脆度较高，比较容易损毁。在溶液内的石墨烯薄膜可以沉积于大面积区域。通过化学气相沉积法，可以制成大面积、连续的、透明、高电导率的少层石墨烯薄膜，主要用于光伏器件的阳极，并得到高达1.71％能量转换效率；与用氧化铟锡材料制成的元件相比，大约为其能量转换效率的55.2％。作为新兴产业，未来前景一片光明。

石墨烯特殊的结构形态,使其具备目前世界上最硬、最薄的特质,同时也具有很强的韧性、导电性、导热性。这些极其特殊的特性使其拥有无比巨大的发展空间,未来可以应用于电子、航天、光学、储能、生物医药、日常生活等等大量的领域间。石墨烯集世界上最优质的各种材料品质于一身,故有业内人士有如此评价,如果说20年是硅的世纪,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。

第一章2010年中国电子行业环境分析
第一节宏观政策情况
一、宏观经济情况三、货币政策情况三、行业政策情况
第二节中国电子行业运行发展概述
一、中国电子行业运行特点二、中国电子行业运行情况
第二章石墨烯行业相关界定
第一节石墨烯相关概念
一、石墨烯定义二、石墨烯的性质
三、石墨烯特点与用途第二节石墨烯行业特性分析
一、石墨烯行业发展历程二、石墨烯行业产业链分析第三节石墨烯行业的地位分析
一、行业在第二产业中的地位二、行业在GDP中的作用
第四节2011-2015年石墨烯行业相关政策发展的影响展望
一、国家“十二五”产业政策发展的影响展望二、相关行业政策的影响展望第三章石墨烯主要制作方法介绍
第一节微机械剥离
第二节化学气相沉积法第三节化学氧化还原法第四节外延生长法
第四章国外石墨烯行业发展状况比较
第一节国际石墨烯行业发展历程
第二节国际石墨烯行业发展面临的问题第三节国际石墨烯行业技术发展现状
第四节各国的石墨烯文献发表量持续增加第五节各国积极进行专利布局
第五章2010年中国石墨烯产业竞争格局分析
第一节2010年中国石墨烯产业竞争现状分析
一、技术竞争分析二、成本竞争分析三、价格竞争分析
第二节2010年中国石墨烯产业集中度分析

一、石墨烯生产企业分布分析二、石墨烯市场集中度分析
第三节2010年中国石墨烯产业竞争策略分析
第六章2011-2015年高端集成电路行业发展的影响展望
第一节我国高端集成电路行业发展状况
一、高端集成电路行业整体发展状况二、高端集成电路产品价格走势分析
第二节影响高端集成电路行业发展的主要因素
第三节2011-2015年高端集成电路行业发展态势展望
一、2011-2015年高端集成电路行业发展态势展望二、2011-2015年高端集成电路价格走势预测
第四节2011-2015年高端集成电路行业发展的影响展望第五节2011-2015年高端集成电路对半导体晶硅的需求分析
第六节2011-2015年石墨烯在高端集成电路中替代半导体晶硅的分析第七章2011-2015年锂离子电池行业发展的影响展望
第一节我国锂离子电池行业发展状况
一、锂离子电池行业整体发展状况二、锂离子电池产品价格走势分析
第二节影响锂离子电池行业发展的主要因素
第三节2011-2015年锂离子电池行业发展态势展望
一、2011-2015年锂离子电池行业发展态势展望二、2011-2015年锂离子电池价格走势预测
第四节2011-2015年高锂离子电池行业发展的影响展望第五节2011-2015年锂离子电池对负极材料需求分析
第六节2011-2015年石墨烯在锂离子电池中替代负极材料的分析第八章2011-2015年超级电容器行业发展的影响展望
第一节我国超级电容器行业发展状况
一、超级电容器行业整体发展状况二、超级电容器产品价格走势分析
第二节影响超级电容器行业发展的主要因素
第三节2011-2015年超级电容器行业发展态势展望
一、2011-2015年超级电容器行业发展态势展望二、2011-2015年超级电容器价格走势预测
第四节2011-2015年超级电容器行业发展的影响展望第五节2011-2015年石墨烯在超级电容器中替代分析第九章2011-2015年ITO导电玻璃行业发展的影响展望
第一节我国ITO导电玻璃行业发展状况
一、ITO导电玻璃行业整体发展状况二、ITO导电玻璃产品价格走势分析
第二节影响ITO导电玻璃行业发展的主要因素

第三节2011-2015年ITO导电玻璃行业发展态势展望
一、2011-2015年ITO导电玻璃行业发展态势展望二、2011-2015年ITO导电玻璃价格走势预测
第四节2011-2015年ITO导电玻璃行业发展的影响展望
第五节2011-2015年石墨烯在下游产品中替代ITO导电玻璃的分析
一、触摸屏二、液晶显示
三、有机光伏电池四、有机发光二极管
第十章2011-2015年中国石墨烯行业发展前景预测分析
第一节2011-2015年中国石墨烯产品发展趋势预测分析
一、石墨烯技术走势分析
二、石墨烯行业发展方向分析
第二节2011-2015年中国石墨烯行业市场发展前景预测分析
一、石墨烯供给预测分析二、石墨烯需求预测分析
三、石墨烯竞争格局预测分析
第三节2011-2015年中国石墨烯行业市场盈利能力预测分析第十一章2011-2015年中国石墨烯行业发展趋势分析
第一节我国石墨烯行业前景与机遇分析
一、我国石墨烯行业发展前景
二、我国石墨烯行业发展机遇分析
三、2010年石墨烯行业的发展机遇分析四、金融危机对石墨烯行业的影响分析第二节2011-2015年中国石墨烯市场趋势分析
一、2011-2015年石墨烯市场趋势总结二、2011-2015年石墨烯发展趋势分析三、2011-2015年石墨烯市场发展空间四、2011-2015年石墨烯产业政策趋向五、2011-2015年石墨烯技术革新趋势六、2011-2015年石墨烯价格走势分析
七、2011-2015年国际环境对石墨烯行业的影响第十二章2011-2015年中国石墨烯行业投资机会风险展望
第一节2011-2015年石墨烯行业投资机会
一、2011-2015年石墨烯行业主要领域投资机会二、2011-2015年石墨烯行业出口市场投资机会
三、2011-2015年石墨烯行业企业的多元化投资机会第二节2011-2015年石墨烯行业投资风险展望
一、宏观调控风险二、行业竞争风险

第三节2011-2015年ITO导电玻璃行业发展态势展望
一、2011-2015年ITO导电玻璃行业发展态势展望二、2011-2015年ITO导电玻璃价格走势预测
第四节2011-2015年ITO导电玻璃行业发展的影响展望
第五节2011-2015年石墨烯在下游产品中替代ITO导电玻璃的分析
一、触摸屏二、液晶显示
三、有机光伏电池四、有机发光二极管
第十章2011-2015年中国石墨烯行业发展前景预测分析
第一节2011-2015年中国石墨烯产品发展趋势预测分析
一、石墨烯技术走势分析
二、石墨烯行业发展方向分析
第二节2011-2015年中国石墨烯行业市场发展前景预测分析
一、石墨烯供给预测分析二、石墨烯需求预测分析
三、石墨烯竞争格局预测分析
第三节2011-2015年中国石墨烯行业市场盈利能力预测分析第十一章2011-2015年中国石墨烯行业发展趋势分析
第一节我国石墨烯行业前景与机遇分析
一、我国石墨烯行业发展前景
二、我国石墨烯行业发展机遇分析
三、2010年石墨烯行业的发展机遇分析四、金融危机对石墨烯行业的影响分析第二节2011-2015年中国石墨烯市场趋势分析
一、2011-2015年石墨烯市场趋势总结二、2011-2015年石墨烯发展趋势分析三、2011-2015年石墨烯市场发展空间四、2011-2015年石墨烯产业政策趋向五、2011-2015年石墨烯技术革新趋势六、2011-2015年石墨烯价格走势分析
七、2011-2015年国际环境对石墨烯行业的影响第十二章2011-2015年中国石墨烯行业投资机会风险展望
第一节2011-2015年石墨烯行业投资机会
一、2011-2015年石墨烯行业主要领域投资机会二、2011-2015年石墨烯行业出口市场投资机会
三、2011-2015年石墨烯行业企业的多元化投资机会第二节2011-2015年石墨烯行业投资风险展望
一、宏观调控风险二、行业竞争风险

第三节2011-2015年ITO导电玻璃行业发展态势展望
一、2011-2015年ITO导电玻璃行业发展态势展望二、2011-2015年ITO导电玻璃价格走势预测
第四节2011-2015年ITO导电玻璃行业发展的影响展望
第五节2011-2015年石墨烯在下游产品中替代ITO导电玻璃的分析
一、触摸屏二、液晶显示
三、有机光伏电池四、有机发光二极管
第十章2011-2015年中国石墨烯行业发展前景预测分析
第一节2011-2015年中国石墨烯产品发展趋势预测分析
一、石墨烯技术走势分析
二、石墨烯行业发展方向分析
第二节2011-2015年中国石墨烯行业市场发展前景预测分析
一、石墨烯供给预测分析二、石墨烯需求预测分析
三、石墨烯竞争格局预测分析
第三节2011-2015年中国石墨烯行业市场盈利能力预测分析第十一章2011-2015年中国石墨烯行业发展趋势分析
第一节我国石墨烯行业前景与机遇分析
一、我国石墨烯行业发展前景
二、我国石墨烯行业发展机遇分析
三、2010年石墨烯行业的发展机遇分析四、金融危机对石墨烯行业的影响分析第二节2011-2015年中国石墨烯市场趋势分析
一、2011-2015年石墨烯市场趋势总结二、2011-2015年石墨烯发展趋势分析三、2011-2015年石墨烯市场发展空间四、2011-2015年石墨烯产业政策趋向五、2011-2015年石墨烯技术革新趋势六、2011-2015年石墨烯价格走势分析
七、2011-2015年国际环境对石墨烯行业的影响第十二章2011-2015年中国石墨烯行业投资机会风险展望
第一节2011-2015年石墨烯行业投资机会
一、2011-2015年石墨烯行业主要领域投资机会二、2011-2015年石墨烯行业出口市场投资机会
三、2011-2015年石墨烯行业企业的多元化投资机会第二节2011-2015年石墨烯行业投资风险展望
一、宏观调控风险二、行业竞争风险

一、关键科学问题及研究内容  本项目拟开展的研究方向属于“国家重大科学研究计划—纳米研究”指南中 “纳米材料的宏量可控制备与应用”方向。以新型二维纳米材料—石墨烯功能材料体系为研究对象，针对我国在原创性基础研究和具有重大应用前景的新型纳米材料领域的重大需求，建立高质量石墨烯的化学制备方法以及高质量大面积石墨烯的表面控制生长技术。实现石墨烯材料的可控有序组装与复合，揭示石墨烯纳米片的尺寸效应，界面性质和协同作用。进一步弄清石墨烯材料的表面、边缘态、缺陷态等结构因素带来的新现象和新功能。利用宏量制备石墨烯开发石墨烯材料在能量存储方面应用和大面积石墨烯材料在新原理的柔性磁电器件等方面的实际应用。  拟解决的关键科学问题：  1． 建立结构、性能可控的石墨烯大批量、低成本化学制备技术，探讨石墨烯制备和生长过程中的机理和结构控制途径。基本解决石墨烯的层数、尺寸、缺陷控制方面的基础理论与技术问题。  2． 弄清大面积石墨烯薄膜的成核、生长原理，建立一种高质量石墨烯薄膜的廉价、高效制备技术。解决基底生长石墨烯导电性和载流子迁移率低的问题。 3． 克服石墨烯材料分散性差，不易加工成型的缺点。通过自组装和纳米复合建立微/纳米尺寸石墨烯片与大块或大面积实用材料之间的桥梁。总结石墨烯片自组装和纳米复合的一般规律。  4． 揭示石墨烯材料中的尺寸效应，协同与界面作用的分子与结构机理。建立石墨烯边缘态、缺陷态的控制理论和技术。弄清基底或覆盖物作用下石墨烯有限体系的电子和自旋磁性的调控机制。探索边缘稳定、结构可控的石墨烯纳米结构的实现途径、可控制备方法。  5． 系统解决石墨烯器件中材料比表面积小、载流子迁移率低，稳定性差等问题。研制出具有实用价值的石墨烯基超级电容器，新原理磁电器件和量子器件等。   针对以上五个科学问题，拟开展的研究内容包括：  

1．石墨烯的化学可控制备      石墨烯的宏量制备是关于该材料基础研究与工业应用的核心问题之一。目前获得宏量石墨烯的有效途径是首先利用氧化剂化学剥离石墨获得氧化石墨烯，然后通过化学或热还原技术部分修复氧化石墨烯的共轭骨架，得到化学转化石墨烯。然而，该方法条件不易控制，重复性差，还原效率较低，难以满足各种基于石墨烯结构与功能的研究和应用需要。因此，对该方法进行有效地改进以及研究和发展新的石墨烯宏量制备方法和技术非常重要。      能否方便、快捷、低成本地制备结构和性能可控的高质量石墨烯的关键在于理解石墨烯生长的机理和优化材料制备工艺。本项目将在以下几个方面系统研究石墨烯的宏量制备技术：（i）针对氧化剥离技术，研究氧化剂，还原剂，催化剂和基质材料的作用机理及化学剥离过程中的关键控制因素；特别建立弱氧化法制备低缺陷高质量氧化石墨烯的新技术；（ii）探索石墨烯生长过程中碳原子成键形成共轭单原子层状结构的原理，通过化学方法与气相真空沉积技术对氧化石墨烯的共轭骨架进行有效修复，使之恢复石墨烯的各种优异性能；（iii）研究石墨烯的掺杂方法；重点考察硼、氮、硫等元素加入石墨烯共轭骨架后对石墨烯片（带）结构及性能的影响和调控作用；(iv）应用自下而上制备石墨烯的概念，从结构确定的有机共轭小分子出发，通过各种化学方法获得组成、结构和尺寸均匀可控的石墨烯纳米带以及石墨烯片层结构；(v） 发展具有不同结构的石墨烯的高效分离方法，宏量制备尺寸均一，低缺陷，导电性优越的单层石墨烯材料。 2．大面积石墨烯薄膜的基底控制生长  大面积石墨烯的可控制备、性能调控和物性测量是确定其具体应用的重要前提。本课题将围绕石墨烯的控制生长、性能调控、物性测量及其相关理论开展研究：发展基体上高质量石墨烯的控制生长方法；探索石墨烯可控剪裁和化学修饰方法，实现石墨烯材料的性能调控；发展石墨烯可控转移技术，构筑石墨烯传感和柔性电子器件；探索石墨烯表面介电材料覆盖技术，研究基底、表面介电材料对石墨烯电子输运特性影响，探索石墨烯电子器件与电路的集成可行性；理论与实验结合研究石墨烯能带调控方式、金属电极接触结构、电磁场、应力、温度等要素对石墨烯电子器件性能影响，为石墨烯电子器件设计和性能提高提供指导，

探索石墨烯新型量子器件原理。通过本项目实施，力争解决石墨烯的控制生长、性能调控和物性测量等基本科学问题及重大技术难题，为石墨烯的应用奠定科学基础。  3．石墨烯的可控组装与复合  通过化学剥离的方法可以大量制备单层石墨烯。但是所得的石墨烯片往往在纳米和微米的尺度，同时不溶解也不熔化。为了得到具有实用价值的大块石墨烯材料，同时提高或拓展其功能和应用，自组装与纳米复合是现实可行的途径。本项目将采用不同小分子或高分子通过共价键对石墨烯进行可控修饰的方法，探讨其反应过程与结构调控机理；研究不同电子给体和受体修饰石墨烯的方法；研究含有大体系的小分子或高分子对石墨烯的非共价修饰方法，分析修饰分子与石墨烯之间的电子云相互作用原理，探讨其它组分对石墨烯性能的影响。以功能化石墨烯为基本单元组装出具有多层次有序结构的大面积二维薄膜或大块三维网络结构。阐明其组装机理，揭示宏观材料与组装单元结构、形状以及边缘效应之间的关系，系统研究组装结构赋予材料的新功能。建立石墨烯与导电高分子及各种无机纳米材料的复合技术，实现材料在纳米尺度的有效复合。 4．石墨烯的结构与性能调控  石墨烯材料的结构与性能调控是开发其实际应用的基础。通过化学合成技术制备具有特定结构的石墨烯片，并利用化学或物理方法对不同尺寸与结构的石墨烯片层进行有效分级，为研究石墨烯的尺寸，结构及组成与其性能的关系提供分子模型和材料基础。在实验测量和理论计算的基础上总结石墨烯的尺寸、边缘，缺陷等因素与其能带结构，导电性，光学性质以及催化性能之间的关系。结合自组装和纳米复合技术将具有不同尺寸，结构和组成的石墨烯片加工成具有宏观尺寸的实用材料， 从而实现材料性能的调控。总结尺寸效应，界面和协同作用的一般规律。针对石墨烯新材料性能，开展硅、铁磁等功能材料基底上石墨烯光、电、磁等性质调控、边缘态和缺陷态影响及其稳定性、可控制备的理论与实验研究。研究功能基底对石墨烯本征光、电、磁特性与结构稳定性的影响、基底上石墨烯能隙的打开方法与调控机制；研究石墨烯边缘态和缺陷态导致的奇异物性及其调控方法与原理；探索具有自旋磁性石墨烯纳米结构的可控制备的原理和途

径。  5．石墨烯材料的应用研究      在石墨烯材料的制备及其结构与功能调控基础上系统开发其实际应用。本项目主要集中于以下几个方面。（i）利用自组装和纳米复合制备具有大比表面积石墨烯基全碳或碳杂化的介孔材料，调控孔结构分布，并研制高性能超级电容器。预期该电容器的容量密度超过300 法拉/克。同时，具有循环寿命长（可充放电数万次以上，没有明显容量下降）和充放电速度快（在100安培/克充放电速度下等维持电容量在200法拉/克以上）的优点。在实验室研究的基础上积极推动石墨烯基超级电容器件的产业化。 （ii）利用化学转化石墨烯自组装和复合材料研制二次锂离子电池电极。（iii）研究石墨烯及其介观结构、以及处于不同掺杂条件、外界环境的石墨烯在极低温、强磁场下的电子输运现象，了解材料中电子的量子输运行为、理解各种电子序，并探索利用这些量子现象构造新型量子器件的可能性。（iv）利用具有自旋边界的石墨烯纳米结构材料研新型电子自旋器件。揭示器件工作原理，优化器件的材料组成和结构，提高其整体性能。（v）基于石墨烯多级结构体系和复合结构的力－电－磁耦合器件研制。争取其中一种器件的性能指标达到世界最好水平。

二、预期目标  总体目标：  1. 建立和发展石墨烯的可控和宏量制备方法，获得大批量、低成本和溶液可处理石墨烯的宏量制备技术以及具有特定结构石墨烯的有机化学合成方法。建立不同尺寸与结构石墨稀的有效分离技术。  2. 发展和完善面向微/纳电子器件的大面积、高质量石墨烯晶片的制备方法，实现对石墨烯层数和均一性的控制，建立材料裁剪、转移和性能测试的有效方法。  3. 实现微/纳米尺度石墨烯片的二维平面和三维立体组装。建立功能导向的微结构控制技术及石墨烯纳米复合方法，拓展石墨烯的可加工性和组装性能。 4. 总结石墨烯材料的尺寸效应，界面和协同作用的一般规律。利用化学和物理制备技术，组装与复合技术实现对石墨烯材料结构与性能的调控。 5. 发现和揭示石墨烯边缘态和缺陷态导致的石墨烯奇异物性与调控机制。揭示石墨烯纳米结构的边缘态和缺陷态的热稳定性，提出具有自旋磁性石墨烯纳米结构的可控制备的方法和途径。为石墨烯在未来信息功能器件领域的应用奠定基础。  6. 研制出具有实际应用价值的石墨烯超级电容器以及二次锂离子电池电极，新原理的能量转换器件，柔性磁电器件或量子器件。其性能达到世界先进甚至最高水平。  7. 保持和提升现有从事石墨烯宏量制备与功能调控研究队伍的国际竞争力，不断培养从事该方面研究的年轻人才，形成一支在国际上有重要影响的既具有坚实、宽广理论基础以及实验能力，又具有创新能力和团结精神的研究队伍。   五年预期目标：  1. 揭示化学剥离制备石墨烯微/纳米片的原理。通过选择原料种类和优化反应体系控制产物的组成、结构、大小和尺寸分布，实现高质量石墨烯公斤量级制备。利用化学和物理方法实现对石墨烯片的尺寸分级。利用后处理技术部分

修复石墨烯的结构缺陷。最终获得尺寸在40平方微米以上，导电性在40000西门子/米以上的石墨烯片。  2. 建立在基底上单/双/少层高质量石墨烯膜/带的可控宏量制备技术，获得迁移率15000 cm/Vs以上的高品质石墨烯。阐明石墨烯层数、尺寸、形态和构成等因素与其本征性质的内在联系，揭示功能化、基质材料等对石墨烯的电学和光学等物性的影响。研制出能保持石墨烯高迁移率的介电薄膜覆盖技术。建立石墨烯晶片（带）结构的快速和精确表征方法。  3. 阐明石墨烯片层间相互作用与其结构、形状和边缘效应之间的关系，利用微/纳米尺度石墨烯片构筑大面积二维薄膜和三维网络结构。揭示多组分、多层次石墨烯片层的组装规律，开辟石墨烯有序组装体的功能化途径。 4. 建立和发展功能化导向的化学修饰方法，改善石墨烯在水或有机溶剂中的分散性及其与高分子和无机材料的复合功能。实现石墨烯与功能高分子及无机材料在纳米尺度的均匀复合，提高和拓展石墨烯及其复合材料的性质与功能。 5. 利用尺寸，结构和组成的改变实现对石墨烯材料性能的有效调控。揭示功能基底、边缘态、缺陷态调控石墨烯光、电、磁性质机制以及石墨烯纳米结构边缘态、缺陷态的热稳定性和性能调控机理。制备具有自旋磁性的新型石墨烯纳米器件并实现调控。  6. 研制出电容密度超过300法拉/克，充放电次数超过万次（电容保持率超过90%），能快速充放电的超级电容器。争取制备出高性能二次锂离子电池电极材料，制备出性能达到国际先进水平的电子自旋器件或量子器件。 7. 建立石墨烯可控剪裁与转移方法，实现石墨烯薄膜的图案化。  8. 预期可以在石墨烯的宏量可控制备, 结构组装与性能调控领域取得系列重要突破。研究成果将以人才培养，科技论文、国内外专利等体现。在该项目的支持下，五年内可培养20名以上博士后，40名以上博士生和40名以上硕士生，13名全国百篇优秀博士学位论文获得者，12名国家杰出青年基金获得者。预期在相关SCI源刊物上发表200篇以上研究论文，其中影响因子超过7的刊物论文2530篇，争取做出具有能够在Science和Nature系列杂志上发表的高影响力的工作12项，申请国内外专利15项以上。

三、研究方案  总体思路：      本项目将根据石墨烯研究的发展趋势并从面向实际应用石墨烯的基本问题出发，将系统开展宏量石墨烯片及大面积石墨烯晶圆的可控制备及其应用的基础研究。建立石墨烯材料制备、尺寸分级、结构控制、转移及图案化、性能调控、组装与复合等关键技术。总结石墨烯的尺寸效应，界面与协同作用的一般规律，揭示边缘态和缺陷态导致的奇异物性与调控机制。研制出基于石墨烯的超级电容器，磁电调控器件与量子器件。在石墨烯的大面积和宏量可控制备、功能结构组装与性能调控、石墨烯应用等方面取得系列重要基础理论成果和建立具有自主知识产权的新技术。  主要技术路线及其创新点、特色和取得重要突破的可行性分析如下：  1．宏量石墨烯的化学可控制备  在弄清石墨烯制备和生长的基本原理的基础上实现石墨烯的结构可控以及低成本宏量制备。将改进传统化学剥离石墨制备氧化石墨烯的技术，控制氧化剂（如高锰酸钾）与石墨的质量比实现对石墨的温和氧化。这将最大限度地保持石墨烯的共轭结构，同时引进有限量的氧化基团，使其能在水中稳定分散。利用化学或热还原制备导电性石墨烯。也将利用电弧法炭化有机小分子制备宏量石墨烯，优化制备条件，实现对石墨烯的尺寸、结构和组成的有效控制。另一方面，具有确定宽度的石墨烯纳米带具有特殊的半导体性质，因而是今后石墨烯基微电子器件研究的焦点，然而传统的至上而下制备石墨烯技术很难得到具有确定结构的石墨烯纳米带，本项目拟从各种结构确定的芳香化合物分子出发，通过碳碳耦合技术自下而上地制备具有特定成分，结构和形貌精确可控的石墨烯纳米片和纳米带。利用电化学氧化还原技术从石墨烯薄膜制备石墨烯量子点。以特定结构的氮化物或硼化物为原料制备骨架上带有杂原子的石墨烯纳米材料。将采用选择沉淀法，密度梯度法等实现不同结构与尺寸石墨烯片的分离；通过优化氧化程度，还原路线及后处理技术进一步减少石墨烯的缺陷，提高石墨烯结构完整性和电子