在新材料領(lǐng)域持續(xù)蓬勃發(fā)展的當(dāng)下，高純石墨憑借其獨(dú)特的熱學(xué)、力學(xué)、電學(xué)以及光化學(xué)性能，還有巨大的比表面積，成為備受矚目的 “材料之星”。隨著科技的不斷進(jìn)步和各行業(yè)對(duì)高性能材料需求的日益增長(zhǎng)，2025年高純石墨行業(yè)迎來了新的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)，其制備技術(shù)的突破和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。
與國(guó)際先進(jìn)水平相比，我國(guó)高純石墨制備研究的起步相對(duì)較晚。近年來，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及應(yīng)用領(lǐng)域的逐步拓寬，國(guó)內(nèi)對(duì)高純石墨的研究愈發(fā)活躍，學(xué)術(shù)研究成果和專利數(shù)量不斷增加。然而，研究質(zhì)量和原創(chuàng)性仍有待提升，專利不僅總量不足，分布也不均衡。
目前，制備高純石墨主要采用物理和化學(xué)兩大類方法。物理方法包括機(jī)械分離法、氣相或液相直接分析法、物理球磨法等，這些方法存在產(chǎn)量低、容易出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象以及控制石墨層難度大等問題?；瘜W(xué)方法如表面析出法、氧化還原法、氣相化學(xué)沉淀法、化學(xué)電弧法等，同樣面臨產(chǎn)量低的困境，還容易造成環(huán)境污染，安全性欠佳，產(chǎn)品品質(zhì)難以精準(zhǔn)把控，并且對(duì)設(shè)備性能要求頗高。
《2025-2030年全球及中國(guó)高純石墨行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景分析報(bào)告》從高純石墨在各領(lǐng)域的專利情況來看，國(guó)內(nèi)高純石墨市場(chǎng)尚不成熟，產(chǎn)業(yè)鏈不夠完整，核心技術(shù)有待進(jìn)一步加強(qiáng)。專利分布不均衡，各領(lǐng)域?qū)＠偭坑邢蓿灾髦R(shí)產(chǎn)權(quán)存在明顯不足。打通高純石墨產(chǎn)業(yè)鏈、提升各領(lǐng)域的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)水平，成為當(dāng)前行業(yè)發(fā)展的迫切需求。
高純石墨憑借其良好的電化學(xué)、光化學(xué)、機(jī)械等性能，在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，且應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷拓展。在電子領(lǐng)域，高純石墨有著多種重要應(yīng)用。作為散熱材料，其理論導(dǎo)熱率高達(dá) 5300 W/(m?K)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通石墨，能夠快速散熱，是智能手機(jī)、LED 大功率節(jié)能燈、液晶電視和平板電腦等設(shè)備理想的散熱材料，同時(shí)其近乎透明的外形也符合現(xiàn)代設(shè)備的制作要求，在大功率芯片和大容量電池成為主流的趨勢(shì)下，正逐步取代傳統(tǒng)石墨導(dǎo)熱材料。在柔性觸控面方面，由于高純石墨導(dǎo)電性能強(qiáng)且碳原子連接柔韌，可用于 OLED 面板、柔性 LCD 以及柔性電容器觸控膜等，相較于常見的氧化銦錫(ITO)材料，在透明度、導(dǎo)電性和柔韌性上更具優(yōu)勢(shì)，且能避免 ITO 面臨的資源供給不足問題，隨著制作工藝的成熟和成本下降，有望在柔性觸控屏領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)替代。此外，高純石墨納米級(jí)的尺寸和準(zhǔn)連續(xù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使其成為制作高透明度、高柔韌性應(yīng)力傳感器的絕佳材料，滿足了可穿戴設(shè)備對(duì)高靈敏度、高柔韌性材料的需求，在移動(dòng)追蹤器、智能手表等可穿戴設(shè)備以及人造電子皮膚中均有廣泛應(yīng)用。在芯片材料方面，部分國(guó)際頂尖科技公司已掌握使用高純石墨制作半導(dǎo)體材料的關(guān)鍵技術(shù)，以其為原料制作的晶體管，能讓集成電路具備傳輸效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)、耗能低的優(yōu)良性能，高純石墨有望成為半導(dǎo)體原料領(lǐng)域的佼佼者。
在能源領(lǐng)域，高純石墨也發(fā)揮著重要作用。在超級(jí)電容制備中，因其極高的導(dǎo)電率和巨大的比表面積，成為最佳材料，新型超級(jí)電容技術(shù)不斷推廣，使其備受關(guān)注。在電池材料方面，隨著全球能源危機(jī)的加劇，對(duì)高性能電池的需求日益迫切，高純石墨作為電池催化劑，相較于傳統(tǒng)的鉑催化劑，具有活性強(qiáng)、價(jià)格低的顯著優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用前景十分廣闊。
在復(fù)合材料領(lǐng)域，高純石墨同樣展現(xiàn)出巨大潛力。在電纜保護(hù)材料方面，盡管目前銅是主要材料，但隨著高純石墨復(fù)合物制備技術(shù)的推廣，其憑借導(dǎo)電性能強(qiáng)、電阻率小、價(jià)格低的優(yōu)勢(shì)，有望取代銅成為制備電纜導(dǎo)體的首選材料，并且在電磁屏防護(hù)方面，能提升屏蔽效果，增強(qiáng)絕緣性能。在功能涂料領(lǐng)域，高純石墨復(fù)合物因其優(yōu)良的性能成為研發(fā)新一代功能涂料的重點(diǎn)對(duì)象，其眾多的含氧官能團(tuán)使其能與有機(jī)物樹脂、高分子化合物結(jié)合，在制備具有防腐、防水和除靜電性能的功能涂料方面應(yīng)用廣泛。此外，高純石墨和氧化高純石墨還常作為環(huán)保吸附劑，應(yīng)用于污水治理、空氣凈化等領(lǐng)域，尤其是修飾官能團(tuán)后的高純石墨，對(duì)陽性重金屬粒子的吸附能力更強(qiáng)，在污染防治方面將發(fā)揮更大作用。
針對(duì)高純石墨的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀和廣闊的應(yīng)用前景，一種新的制備技術(shù) —— 酸素高純石墨原位還原法應(yīng)運(yùn)而生。該方法選取酸素高純石墨作為制備原材料，在真空、氮?dú)饣蚨栊詺怏w環(huán)境下，以及 200 - 1200℃的高溫環(huán)境中進(jìn)行高溫及原位還原處理;隨后依次采用球磨法、攪拌法和行星磨法對(duì)半成品進(jìn)行處理;為防止已剝離的高純石墨二次重合或聚集，需加入分散劑和非化學(xué)鍵修飾劑，以確保產(chǎn)量和質(zhì)量;最后通過物理離心技術(shù)分離出高純石墨 / 氧化高純石墨。
這種制備方法以酸性石墨為原料，具有原料價(jià)格低廉、工藝流程簡(jiǎn)單、技術(shù)綠色環(huán)保、產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)，制備出的高純石墨 / 氧化高純石墨純度高、品質(zhì)好。其關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是針對(duì)高純石墨的剝離效率問題，創(chuàng)新的非化學(xué)鍵修飾技術(shù)可有效避免二次疊片;二是針對(duì)純度問題，獨(dú)創(chuàng)的機(jī)械提純分離技術(shù)使產(chǎn)品純度和品質(zhì)高于市場(chǎng)上同類產(chǎn)品。
高純石墨在新材料領(lǐng)域占據(jù)著舉足輕重的地位，2025年其行業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)出鮮明的特點(diǎn)。盡管國(guó)內(nèi)高純石墨研究面臨諸多挑戰(zhàn)，但在制備技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用領(lǐng)域拓展方面已取得顯著進(jìn)展。酸素高純石墨原位還原法等新技術(shù)的出現(xiàn)，為高純石墨行業(yè)的制備提供了新途徑;在電子、能源、復(fù)合材料等眾多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，展現(xiàn)出高純石墨巨大的發(fā)展?jié)摿?。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)鏈的逐步完善，高純石墨有望在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，為各行業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的材料支持，推動(dòng)新材料產(chǎn)業(yè)邁向新的高度。
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