石墨烯的應用前景怎麼樣？
想詳細了解一下。
根本沒有任何前景，幾十年內任何對石墨烯應用落地的期望都是空想。
首先你想想為什麼石墨烯當年能得獎？是因為它有什麼大好的應用前景嗎？誒，你別說，有一部分原因還確實是，感興趣的可以親自看一下諾貝爾官網上對2010年諾貝爾獎的評述和背景分析。你再看看現在各種XXXXNano、XXXXmaterial上發的東西，對比著看你就知道為什麼我說沒有什麼落地的期望了。
The Nobel Prize in Physics 2010?www.nobelprize.org
其實任何熱門領域都是這樣的，好比隔壁機器學習，一開始都吹的巨牛逼，但是其實大家都湧進來以後很快就會發現裡面的桎梏。其實在曹原18年那兩篇nature出來以前這個領域的內容基本就快si光了，屬於熱度到谷底階段的時期了，這兩篇文章下去，又把這個領域給盤活了。但是我個人覺得，其實曹原的文章的開創性不在石墨烯本身上，而是如果我們將兩個二維周期性結構以特殊的方式疊放在一起我們就可以通過這兩個解構之間的夾角來調控解構整體的物理性質。曹原的文章出來以後其實你也可以看到各種其他的文章是將這種二維周期性的解構疊在一起加一個傾角來調整性能的，比如我自己就見過做二維光子晶體用這種方式去做一種新的光學器件的文章。但是有人就是不明白這個道理，非要跟石墨烯較勁，你自己不明白就算了，現在已經發展成一個不明白的帶著一群不明白的人越來越走在一條走不明白的路上。
所以本來有關石墨烯的研究的目的都是通過石墨烯來認識二維體系的性質，大家是沖著二維結構來的，不是沖著石墨烯來的，是沖著形而上的東西來的，不是沖著形來的。以各個材料係為首對石墨烯的各種折騰希望石墨烯能導熱導電取代現有工業材料變身金剛葫蘆娃一躍帶人類開啟下一次工業革命進入後後後現代社會從一開始就是材料系物理知識不紮實而導致的一個誤會，你說你通過一個誤會能得到什麼呢？你只能得到一個更大的誤會。
瀉藥~
石墨烯應用就是吹的上天，但是落地應用很難得物種。查文獻那是無數的paper，淘寶上已經很多石墨烯的產品，從耳機、鋰離子電池、華為散熱到內衣，吹得都能上天，其實那些和石墨烯啥關係都沒有，嚴格的按照石墨烯的定義，八桿打不著啊，撐死算石墨微晶或少層石墨。
另外一層，石墨烯有應用場景如透明導電薄膜，但是成本太高，落不了地。還有一些器件級應用，一樣成本和穩定性都有待解決。
真正的石墨烯應用，還要很長時間來發展。另外吹得絕大部分應用前景最後都會打水漂，大浪淘沙，留下什麼真金，現在還沒有人可以說出來。
還有現在有不少石墨烯吹的應用，其實傳統材料已經做的很好了，成本也很低，石墨烯的出現並不能取代這些傳統材料，或者說競爭力很低。
最煩嫌的就是濫用石墨烯概念來大忽悠的人。
有納米忽悠納米，有量子概念忽悠量子，好多其實和石墨烯一點關係都沒有，只是炒作。
剛進入這個領域不久，談談自己的拙見：
石墨烯第一應用：首當其衝就是電池領域的應用
石墨烯電池並非整個電池都用石墨烯材料製作，而是在電池的電極或漿料使用、添加石墨烯材料。
一般來講很多非專業的童鞋會有一種錯誤的認知，就是石墨烯電池厲害是由於用它能跑很遠（能量密度高）。
其實主要是石墨烯在電池中可以有效降低電池內阻，提升電池倍率、充放電性能和循環壽命，並且電池的彎折對充放電性能沒有影響。
首當二沖就是鋰離子電池
為啥是鋰離子電池，因為它有病，啥病？可逆比容量低、倍率性能差、低溫性能差、循環壽命短及安全性能較差。
咋治？π電子的離域鍵和離域晶格賦予石墨烯良好的導電性載流子和傳熱性質。因此，石墨烯被認為是鋰離子電池的理想電極材料。
石墨烯的使用不僅改善了鋰離子電池的電化學性質，而且還改善了電極材料和電池的導熱性。
石墨烯第二應用：石墨烯功能塗料
石墨烯塗料技術是較為成熟的一種技術，國內已有多種石墨烯塗料產品實現應用。
很明顯石墨烯能變成塗料，與其在光學、電學、熱力學及摩擦學中的優秀表現密不可分。例如，石墨烯特殊的二維片層結構，有良好的化學穩定性，在塗層中層錯排列不僅可以阻擋腐蝕介質的滲透形成物理阻隔，而且石墨烯的表面很大，應用較少的石墨烯就可以起到有效的阻擋和物理屏蔽作用。
同樣由於石墨烯具有獨特的二維層狀結構，分散於散熱塗料中，可以延緩有機塗層受熱產生的變形和流動，而且石墨烯的層內高導熱係數特性，確保熱量快速分散於整個片層。
同時，石墨烯的層與層之間導熱性很差，這樣對於里外隔熱的效果是很好的，使塗層內外表面具有較大的溫度梯度，有助於保護溫度敏感設備，如果應用在保暖衣服上是不是很爽？另外，石墨烯摻雜磁性粒子可以確保材料同時具有導電性與強磁性，可很好地與電磁屏蔽等特種功能塗料相結合。
石墨烯第三變：石墨烯複合材料
石墨烯複合材料原理其實與石墨烯功能塗料是一樣的道理。只不過塗料的表現更趨向於石墨烯的特性，而石墨烯複合材料更多的是對被複合材料某種性能的提升。那麼他們是怎麼的一種相互存在方式呢？如果把石墨烯看做是A，把要複合的第二組分材料稱作為B那麼：
（1）負載式（手拉手-冰糖葫蘆）B往A身上湊，A拉著B
（2）包裹式（包餃子）A把B緊緊裹住，深怕B受到外界影響變了形。
（3）內嵌式（嗯，有點像將一把麥片（石墨烯）撒入一堆黑芝麻（第二組分複合材料）中的感覺）
（4）層狀式（三明治）石墨烯第四應用：石墨烯膜
石墨烯膜的主要應用方向為電子產品（柔性顯示屏）、篩選工具。
柔性顯示屏（柔性好，易於彎曲，媽媽再也不怕我的手機摔壞了~）
氧化石墨烯薄膜對離子有很強的選擇特性，可以快速篩選離子，此篩選效應不僅對離子尺寸要求非常精準，而且要比經典的濃度擴散快上千倍滲透特性，這使其不僅在污水處理，作為滲透膜應用于海水淡化等方面也具備很好的應用前景。
石墨烯第五應用：石墨烯電子產品
石墨烯的發展前景廣闊，在電子產品應用領域展望一下：
因其具有吸引力的溫室道場效應，適合在電子工程領域開發和深入研究，可增強主電路開關的時效性，縮短了開關的時間，加快了響應的速度，在石墨烯上集成整個電路，有效的減小集成體積。
石墨烯第六應用：石墨感測器
石墨烯有著獨特的物理屬性，是一種穩定的材料，有著良好的機械拉伸性與電子屬性，從而使得其在很多感測領域有應用，同時由於每個原子與感應環境相接觸且石墨烯的電學屬性可以通過這種接觸而改變，因此基於石墨烯的納米結構在感測器領域有極大的前景。
墨勃氏認為石墨烯感測器最大的優勢就是靈敏，怎麼說呢？
就好比一個人放了一個幾十毫升的臭屁，你的鼻子才有可能聞到，如果不臭你很有可能還聞不到。但是要是你鼻子裝了石墨烯嗅覺感測器那就不一樣了，即使對方放了一個分子的屁，只要這個分子被你的感測器捕捉到，你也能知道他放屁了。
石墨烯第七應用：石墨烯生物醫學應用
早在2012年的時候， 美帝科學家研究出一種能探測人體體內病菌的牙齒晶元，這是由石墨烯材料製作的平面電子晶元感測器，將其安裝在牙齒表面，可在病人一呼一吸間搜集口腔內的細菌信息，通過內置的無線網路將信息傳送至計算機中，醫務人員可分析細菌是否有進一步感染和擴散的可能。
在現階段的生物醫學角度來講，我們偉大的技術人員已經能通過石墨烯完成基因遞送、生物感測器製作、癌細胞顯影以及其他有關的騷操作 。
另外石墨烯材料在心血管預防和治療、人工智慧以及醫療器械結合、改善人體生物鐘和深度睡眠中也在不斷探索中，一些領域也取得了豐碩的成果。
石墨烯第八應用：石墨烯環保材料
石墨烯，尤其是氧化石墨烯，表面包含大量的活性官能團，如羧雞、羥雞、羰雞等，比表面雞巨大。
因此吸附能力很強，對污水的微污染物具有良好的去除能力；同時它作為吸附劑使用時，石墨烯的質量要求不是很高，降低了實際應用的難度。
氧化石墨烯對污水中的氟離子、鉛、銅、鎘離子和有機物都具有良好的吸附去除能力，吸附效率高、吸附容量大，已有研究表明，石墨烯對汞的去除能力比其他吸附劑高5倍，對鉛的吸附量是活性炭的10倍之多。
石墨烯第九應用：石墨烯催化劑
石墨烯是理想的催化劑載體，除了光催化和電催化，石墨烯基複合材料在氫化和氧化等方面也有廣泛的應用。在催化領域中，石墨烯的不完美褶皺以及表面缺陷恰巧使得它能更好的應用於催化領域。所以呢，應驗了一句話：一坨
存在於這個世上，也都是有它的價值的。我們又何必自己瞧不起自己呢？
最後：很多產品都還是在實驗室階段，為了使石墨烯廣泛應用到生活中，同志們尚需努力，還需要進一步探索其製備方法與應用技術，以實現大規模量產化。其優異的力學、光學、電學性能、良好的生物相容性及優異的存儲性等勢必會使其在更高端的應用中大放光彩，如晶元、太空電梯、生物材料及新型存儲器、感測器等方面展現出更加誘人的應用前景。
在相關領域的工業界帶領過幾年研發團隊，從行業發展現狀的角度來描述一下。
先上結論。長遠看石墨烯的應用前景肯定是光明的，但走向大規模應用的道路也比較曲折。
首先從國家政策層面看，石墨烯不僅是二維材料的代表，而且也是二維材料家族中唯一初步解決了穩定性和規模化生產問題的材料，相信中/歐等國還會繼續不遺餘力地投入其中。過去幾年，中國在石墨烯產業化方面投入了大量的政策，吸引了不少社會資金；再加上適逢國內產業升級，製造企業熱衷於嘗試新材料和新概念，而中國人又工作勤奮努力，現在國內的產業化已明顯比國外快。去年參加國內外相關展會的時候，能感覺到在應用速度上已經有明顯的差距。
從應用方向上來看，石墨烯的應用領域主要集中在導電導熱領域。在傳統產業中，非金屬材料（如高分子和陶瓷等）要達到一定的導電或導熱性能，必須添加大量的相應填料。石墨烯粉體的比表面積一般為200~600 m2/g，在基體內形成導電導熱網路的效率比傳統的炭黑、碳納米管高，所以在市場競爭中凸顯出來，已經在某些領域形成了大規模應用。例如，華為自2018就推出利用石墨烯散熱的手機Mate 20X，OPPO於2019年底跟進，小米昨天發布新機小米10時也提到了石墨烯；比亞迪等電池廠家早就利用石墨烯導電劑提高電池的使用性能。因為工業領域的大規模應用一般要經過下游企業長期（至少1~2年）的性能驗證和質量管控，還要考慮性價比的問題，所以通過這幾個例子可以認為石墨烯已經有比較光明的應用前景。
在高分子領域，工業界越來越重視性能和多功能，也讓石墨烯受到不少關注。傳統的高分子填料一般只能提供單一功能，而且添加量有時提高到40%以上，嚴重影響高分子的其它性能。這種場合下石墨烯高比表面積的優勢就能發揮出來，較小的添加量就可以同時增強高分子的導電導熱性能、力學強度、甚至阻燃和抗菌性能等。多說一句，個人認為隨著AI和自動化程度的發展，對高強度、高耐疲勞、高可靠性的多功能材料的需求會越來越強烈，這也是以後石墨烯複合材料的機會。
儘管石墨烯材料在部分領域已得到大規模應用，實際應用過程中還有相當多的問題需要解決。比如石墨烯材料的定義（目前魚龍混雜、有大量炒概念的）、行業標準、使用瓶頸（不一定能順利嵌入到下游企業的生產過程中）等，甚至在材料製造方面都還有大量的未解之謎（如反應過程機理、製造過程中的批次穩定性控制、質量標準與使用性能數據間的非對應關係等）。考慮到一個新材料在10年之內就從實驗室走到產業化，同時還巨大的機遇在其中，很多人都認為這正是企業或個人置身其中的機會，也相信石墨烯的前景比較光明。
限於時間只能略作闡述，歡迎留言討論。
REF: https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs40843-019-9462-9
特種應用挺多的，現在所知國內有幾家的技術已經比較先進了。
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