目前,石墨烯電子皮膚被業內人士關注,據了解,這是僅需在皮膚表面貼附一片薄薄的“紋身”,便可以實現心律、心電、血壓、呼吸、睡眠等人體信號的采集與監測,甚至還有望輔助聾啞人及喉部切除患者重構發聲能力。
目前,石墨烯電子皮膚被業內人士關注,據了解,這是僅需在皮膚表面貼附一片薄薄的“紋身”,便可以實現心律、心電、血壓、呼吸、睡眠等人體信號的采集與監測,甚至還有望輔助聾啞人及喉部切除患者重構發聲能力。這種神奇的“紋身”就是清華大學微納電子系任天令教授團隊的研發成果——石墨烯電子皮膚。喬彥聰表示,石墨烯具有優異的導電性能,能夠作為生理電極監測心電圖、腦電圖等信號;通過結構設計還可以將石墨烯制備成多孔結構,將微弱的機械振動轉化為其電阻的變化,從而用于監測脈搏、呼吸、關節運動等力學信號。
石墨烯電子皮膚與人工智能算法相結合可以實現心電圖的實時監測與診斷,對于心律不齊的診斷正確率能夠達到92.65%。此外,使用石墨烯制作的壓力傳感器還可以植入衣物、護腕、鞋墊等,監測脈搏、血壓、步態等信號。未來石墨烯市場行情如何?
石墨烯在復合材料等領域的應用已日益成熟,市場增長快速,如手機觸摸屏、鋰離子電池、超級電容器以及增強塑料、防腐涂料、石墨烯溫控材料等復合材料領域;石墨烯屬于非標產品,瞄準高端應用市場,需要滿足下游客戶定制化需求,與客戶關系密切,這也增加了市場的壁壘;近幾年來,圍繞石墨烯標準制定的工作也在緊鑼密鼓地進行著,標準的陸續出臺亦將對石墨烯產業的快速健康成長發揮有力促進作用。
由于石墨烯在能源、材料等各大領域都具有巨大的應用潛力,世界各國對石墨烯都給予了很高的關注。隨著石墨烯產業化方向的逐漸清晰,目前,全球已有80多個國家投入石墨烯的研發、生產。美國、歐盟、日本、韓國等相繼發布或資助了一系列相關研究計劃和項目。特別是歐盟制定了石墨烯旗艦計劃,計劃投入10億歐元。不僅如此,IBM、英特爾、陶氏化學、三星等國際知名跨國企業紛紛將石墨烯及其應用技術作為長期戰略發展方向,而且還涌現出了大批專門從事石墨烯研發、生產和應用的機構和企業。隨著石墨烯制備技術進一步推動規模化應用,2025年全球石墨烯規模有望達到21.03億美元。
據中國石墨烯產業聯盟預計,到2020年,石墨烯在新能源行業的鋰電池和超級電容市場規模將突破534億元;電子信息行業的柔性顯示和可穿戴領域,市場規模將突破267億元;在復合材料市場的塑料、橡膠、涂料、導電油墨四大領域,規模將突破372億元;在節能環保領域,將突破90億元;在熱管理領域,電子產品散熱膜、LED散熱材料、石墨烯發熱膜等市場規模將突破341億元;在生物醫藥領域方面,石墨烯應用于生物安全、納米載藥體系、基因治療、生物監測以及生物成像和診斷方面,市場規模將突破91億元。因此,柔性顯示、鋰電池和復合材料等領域是石墨烯未來產業化突破的重點領域。隨著“工業4.0”提升為國家戰略,石墨烯量產將加快石墨烯在智能終端、新能源汽車、復合材料加工、智能穿戴、潔凈能源、航天軍工、智能家居等領域的應用。
石墨烯產業的市場潛力和發展空間可謂超乎想象,歐盟、中國、美國、英國、韓國等紛紛將這一具有革命性意義的新材料研究提升到了戰略高度,并投入巨資加快石墨烯的技術研發和產業化發展。目前,石墨烯已廣泛應用于基礎研究、傳感器、晶體管、柔性顯示屏、新能源電池、海水淡化、儲氫材料、航空航天、感光元件、復合材料、生物等諸多領域。
中國石墨烯產業聯盟預計,到2020年,石墨烯產業化規模將取得突破,全球石墨烯材料市場達1000億元,分布在新能源、電子信息、復合材料、節能環保、熱管理、生物醫藥等各領域。未來10年內,石墨烯主要作為改性材料來提高傳統材料與功能器件的性能,主要應用領域包括動力電池/超級電容、防腐涂料、改性化纖、改性橡塑材料和導熱散熱材料等,其價值在于支撐傳統產業升級換代。未來10-20年,石墨烯將在柔性電子產業領域將發揮關鍵作用,在柔性顯示、柔性傳感、可穿戴設備等領域催生變革性技術和新興產業,預計到2030年,石墨烯相關材料和技術將可以直接轉換成為消費品,走到消費者身邊。未來20年之后,石墨烯作為下一代高頻晶體管核心材料的技術將走向成熟,由此在電子信息技術領域引發顛覆性技術革命。
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