領(lǐng)域一：導(dǎo)電油墨 

導(dǎo)電油墨是用導(dǎo)電材料制成的油墨，具有一定程度導(dǎo)電質(zhì)，可作為印刷導(dǎo)電點(diǎn)或?qū)щ娋€(xiàn)路之用。近年來(lái)在手機(jī)、玩具、薄膜開(kāi)關(guān)、太陽(yáng)能電池、遠(yuǎn)紅外發(fā)熱膜以及射頻識(shí)別技術(shù)等行業(yè)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。過(guò)去數(shù)十年，導(dǎo)電油墨最大的下游是太陽(yáng)能電池以及顯示器件。未來(lái)包括觸摸傳感器及其電極、RFID以及電子紙張的應(yīng)用也將同時(shí)保持增長(zhǎng)。

石墨烯導(dǎo)電油墨具有強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，發(fā)展前景看好。導(dǎo)電油墨屬于填充型復(fù)合材料，是印刷與燒結(jié)處理后具有導(dǎo)電性能的油墨。石墨烯應(yīng)用在油墨的優(yōu)勢(shì)主要有兩點(diǎn)：一是兼容性強(qiáng)，石墨烯油墨可在塑料薄膜、紙張及金屬箔片等多種基材上實(shí)現(xiàn)印刷;二是性?xún)r(jià)比高，與現(xiàn)有的納米金屬導(dǎo)電油墨相比，石墨烯油墨具有較大的成本優(yōu)勢(shì)。

由于石墨烯的良好性能，其制成的油墨具有電阻小、導(dǎo)電性強(qiáng)以及光學(xué)透明性高等特點(diǎn)，在各類(lèi)導(dǎo)電線(xiàn)路以及傳感器、無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別系統(tǒng)、智能包裝、醫(yī)學(xué)監(jiān)視器等電子產(chǎn)品中有廣泛應(yīng)用。2015年導(dǎo)電油墨的產(chǎn)量也已達(dá)到80萬(wàn)噸。預(yù)計(jì)到2015年導(dǎo)電油墨產(chǎn)量將達(dá)到130萬(wàn)噸，隨著石墨烯的生產(chǎn)技術(shù)成熟、成本降低，石墨烯導(dǎo)電油墨將逐漸占據(jù)市場(chǎng)份額。預(yù)計(jì)到2020年導(dǎo)電油墨領(lǐng)域石墨烯應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到2億元。

領(lǐng)域二：傳感器

石墨烯因其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)在傳感器中有廣泛的應(yīng)用，具有體積小、表面積大、靈敏度高、響應(yīng)時(shí)間快、電子傳遞快、易于固定蛋白質(zhì)并保持其活性等特點(diǎn)，能提升傳感器的各項(xiàng)性能。主要用于氣體、生物小分子、酶和DNA 電化學(xué)傳感器的制作。新加坡南洋理工大學(xué)開(kāi)發(fā)出了敏感度是普通傳感器1000 倍的石墨烯光傳感器;美國(guó)倫斯勒理工學(xué)院研制出性能遠(yuǎn)超現(xiàn)有商用氣體傳感器的廉價(jià)石墨烯海綿傳感器。

領(lǐng)域三：生物材料

石墨烯類(lèi)材料在生物領(lǐng)域有著多方面的應(yīng)用，其中氧化石墨烯可以制成納米抗菌材料，抗菌性源于其對(duì)大腸桿菌細(xì)胞膜的破壞。由于其具有豐富的材料來(lái)源，這種新型的晶體材料有望在環(huán)境檢測(cè)和臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

2010年3月，國(guó)家納米科學(xué)中心方英課題組和美國(guó)哈佛大學(xué)Lieber課題組合作首次成功制備石墨烯與動(dòng)物心肌細(xì)胞的人造突觸的相關(guān)研究結(jié)果，此次合作建立了一維、二維納米材料與細(xì)胞相結(jié)合的獨(dú)特研究體系，將為生物電子學(xué)的研究帶來(lái)新的機(jī)遇。由于石墨烯還具有毒性低、比表面積大等優(yōu)異性能，在藥物載體方面蘊(yùn)含著潛在的應(yīng)用價(jià)值。Hu等采用一步合成法制備了普郎尼克PF127/石墨烯復(fù)合物，可以有效負(fù)載阿霉素，負(fù)載率可達(dá)到289%，并且在生理溶液中具有很高的穩(wěn)定性和分散性。

此外，研究人員還制備了殼聚糖-石墨烯復(fù)合物固載葡萄糖氧化酶（GOD）生物傳感器，GOD具有快速電子轉(zhuǎn)移性質(zhì)，靈敏度為37.93μA?L/（mmol?cm2），其線(xiàn)性檢測(cè)范圍為0.08～12mmol/L，因此對(duì)葡萄糖的檢測(cè)呈現(xiàn)出優(yōu)異性能。使用PEG包裹熒光標(biāo)簽的納米石墨烯片（nanographene sheets，NGS）在活體內(nèi)異種皮膚腫瘤移植熒光成像中表現(xiàn)出了高腫瘤攝取率，這表明石墨烯在腫瘤治療方面具有很大的潛力。石墨烯作為載體的復(fù)合物在模擬天然酶方面也具有很大的應(yīng)用，利用簡(jiǎn)單方法制備出的氧化石墨烯- Fe3O4磁性納米復(fù)合物具有天然酶所不能及的高活性、廣泛的溫度和pH值依賴(lài)性，石墨烯更以其共軛平面結(jié)構(gòu)對(duì)底物分子的富集以及與底物之間的快速電荷轉(zhuǎn)移，對(duì)模擬酶活性的提高起到很大的輔助作用。

領(lǐng)域四：儲(chǔ)能材料

石墨烯在能源存儲(chǔ)方面也有著舉足輕重的作用，氫能一直以來(lái)都被看作是非常優(yōu)質(zhì)的能源，但由于它的密度低、易爆炸的特點(diǎn)，儲(chǔ)氫材料一直是人們研究的熱點(diǎn)，石墨烯類(lèi)材料的出現(xiàn)將在氫能存儲(chǔ)中得到廣泛的應(yīng)用。希臘大學(xué)研究人員Froudakis等設(shè)計(jì)了新型3D碳材料，當(dāng)這種新型碳材料摻雜了鋰原子時(shí)，石墨烯柱的儲(chǔ)氫量可達(dá)到6.1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。Ataca等［22］利用第一性原理平面波法得到石墨烯被鈣原子摻雜后儲(chǔ)氫量可到達(dá)8.4%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），鈣原子會(huì)留在石墨烯表面，有利于循環(huán)使用。Chen等利用二維石墨烯片摻雜鈀納米顆粒后再混合活性炭受體，用作儲(chǔ)氫材料。實(shí)驗(yàn)證明，這種材料在10MPa下儲(chǔ)氫量為0.82％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），比不含石墨烯的鈀材料提升了49％，而且此材料的吸附是高度可逆的。

石墨烯具有特殊的二維柔性結(jié)構(gòu)，在制作高能、柔韌和微型超級(jí)電容器等方面有很大的潛力。Peng等將MnO2納米片與石墨烯混合制成柔性平面超級(jí)電容器，這種平面結(jié)構(gòu)不僅引入更多的電化學(xué)表面吸附/解析電解液離子，而且提供更多的界面用于充放電過(guò)程中電荷的傳輸。其電化學(xué)比容量可達(dá)到233F/g，7000次充放電循環(huán)后仍可保持92％的 容量。

領(lǐng)域五：鋰電池

石墨烯在鋰離子電池中的應(yīng)用比較多元化，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的是用在正極材料中作為導(dǎo)電添加劑，來(lái)改善電極材料的導(dǎo)電性能，提高倍率性能和循環(huán)壽命。目前比較成熟的應(yīng)用是將石墨烯制成導(dǎo)電漿料用于包覆磷酸鐵鏗等正級(jí)材料。正極用包覆漿料目前主要包括石墨漿料、碳納米管漿料等，隨著石墨烯粉體、石墨烯微片粉體量產(chǎn)、成本持續(xù)降低的情況下，石墨烯漿料將呈現(xiàn)更好的包覆性能。石墨烯漿料將隨鋰電池增長(zhǎng)而穩(wěn)步上升。鋰離子電池主要應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、攝像機(jī)等便攜式電子器件等方面，并積極地向電動(dòng)力汽車(chē)等新能源汽車(chē)領(lǐng)域擴(kuò)展，具有長(zhǎng)期發(fā)展前景。

由于石墨烯對(duì)于電池性能有諸多提升作用，對(duì)動(dòng)力電池性能要求的不斷提升必將拉動(dòng)石墨烯在電池領(lǐng)域的發(fā)展。同時(shí)石墨烯電池行業(yè)規(guī)模有望充分受益于動(dòng)力電池的放量，分享新能源汽車(chē)行業(yè)的增長(zhǎng)。

領(lǐng)域六：半導(dǎo)體材料

石墨烯被認(rèn)為是替代硅的理想材料，大量有實(shí)力的企業(yè)均開(kāi)展了石墨烯半導(dǎo)體器件的研發(fā)。韓國(guó)成均館大學(xué)開(kāi)發(fā)出了高穩(wěn)定性n型石墨烯半導(dǎo)體，可以長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中使用。美國(guó)哥倫比亞大學(xué)研發(fā)出石墨烯-硅光電混合芯片，在光互連和低功率光子集成電路領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。IBM 的研究人員開(kāi)發(fā)出了石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其截止頻率可達(dá)100GHz，頻率性能遠(yuǎn)超相同柵極長(zhǎng)度的最先進(jìn)硅晶體管的截止頻率（40GHz）。