石墨烯傳感器將成安全領域新亮點

傳感器通過采集并傳輸被測環境信息，可實現致災因素的有效監測預警。以石墨烯材料為核心的傳感器具有比傳統傳感器更優越的穩定性、靈敏性、快速響應性和耐久性，伴隨著物聯網的發展，石墨烯傳感器有望在安全物聯網感知技術、安全監測預警等方面發揮更大的作用。

石墨烯傳感器優勢明顯

穩定性、靈敏性、快速響應性和耐久性。石墨烯具有二維層狀納米結構，室溫下相當穩定。此外，石墨烯的碳原子呈SP 2雜化、π電子可以自由移動和高比表面積等特點，使其具有優良的導電性、新型的量子霍爾效應以及獨特的超導性能。與傳統傳感器相比，石墨烯傳感器有著更加優越的穩定性、靈敏性、快速響應性和耐久性，能高效的檢測出待檢物質，提高了安全生產領域中對危險因素的反應和預警能力。在工業精度要求不斷提高的未來，石墨烯傳感器能更快的適應各類高標準的檢測需求。

實現了“一器多用”的功能。石墨烯由于其獨特的結構和優越的性能，以它為基本材料制備的傳感器能應用于更多領域，目前已經成功制備出石墨烯傳感器可同時用于不同氣體分子、DNA、細菌、身體機能、有害顆粒等方面的檢測，實現了“一器多用”的功能。英國南安普頓大學和日本先進科學技術研究所共同開發的石墨烯傳感器，能同時檢測建筑有機氣體、室內二氧化碳含量、家具揮發的甲醛等。而傳統的傳感器則是針對不同的檢測物質，利用不同的制備工藝和材料制備的，只能檢測出一種或兩種物質，功能較為單一。

成本低廉、制備簡單。目前探明的全球天然石墨儲量約為7100萬噸，其中中國儲量約為5500萬噸，占全球儲量的77%，居世界首位，而且價格比一般傳感器原材料（硅）要低很多。同時，石墨烯傳感器制備過程簡單，只需機械剝離的方法就可以制備出分子水平靈敏度的傳感器。石墨烯傳感器低廉的成本和簡單的制備工藝，已經成為全世界范圍內科研機構和業內企業的研究重點。

石墨烯傳感器布局安全領域面臨諸多挑戰

實際應用仍顯單薄。目前，石墨烯傳感器在安全領域內的應用主要集中在環境監測和人體健康監測方面。在煤礦瓦斯檢測與預警方面，石墨烯傳感器能高度靈敏的檢測出一氧化碳和甲烷的存在。在人體健康監測方面，石墨烯傳感器可與傳統運動護腕結合，在護腕表面設置石墨烯顯示屏，能夠實時掌握脈搏等身體機能的狀況。理論上，石墨烯傳感器在重金屬檢測、機電設備性能監控等其他安全領域也有很好的應用前景，但目前還沒有實際應用案例。

生產技術尚存風險。目前我國石墨烯傳感器在規?；苽浼夹g、綠色制備技術等方面均存在瓶頸，無法真正體現石墨烯傳感器作為高性能、高品質材料的特性和價值。實現低成本、批量化、穩定的制備大面積、雜質缺陷可控、層數可控的石墨烯傳感器仍是一個難題，直接制約其在安全領域的應用。此外，石墨烯傳感器在生產過程中會涉及一系列化學反應，需要添加鹽酸、硫酸等強酸物質，以及水合肼、乙二胺等具有毒性的還原劑，產生的廢水和固廢若處理不當會通過地表水迅速傳播，對生態環境造成很大影響。目前以這種非綠色工藝進行石墨烯傳感器制備的企業并不在少數，再加上環保設施缺失，對生態環境安全存在較大隱患。

產業鏈并不完備。目前，石墨烯傳感器尚處于實驗論證階段，產業發展總體上處于產業化突破前期，產業化條件并不完備。一是研發主體仍是高校和科研機構為主，而非企業，研發偏重于基礎科學而非實用技術，與實際市場需求存在脫節。二是石墨烯傳感器的應用需求有限，一些實際應用，如溫度傳感器和瓦斯傳感器，由于缺少規?；苽浼夹g和性能檢測手段等原因，市場需求量不大，無法靠市場力量拉動產業發展。三是石墨烯傳感器應用、認證、檢測、使用標準等方面仍是空白。

石墨烯傳感器布局安全領域的幾點思考

圍繞安全需求，找準石墨烯傳感器應用突破口。各地區要充分認識到本地區石墨烯產業情況、安全產業支柱領域、安全事故多發類型和政策支撐力度等問題，在政府政策引導和市場調節下，圍繞本土安全需求，如?；钒踩珒\、礦山安全生產監控、城市安防等，有針對性的布局石墨烯傳感器產業化應用方向，重點攻關，建立相關準入標準，找準突破口，伺機切入。有發展條件和研發基礎的地區，要以市場為導向，圍繞支柱產業或新興產業的安全需求布局石墨烯傳感器，從而引領石墨烯傳感器產業在安全領域多角度、健康發展。

加快研發與技術創新，提升石墨烯傳感器發展動力。整合各類創新資源，構筑技術聚集高地，加強創新人才引進，成立石墨烯傳感器創新中心，制定技術創新目錄和技術突破路線圖；對制備技術、規?；a工藝、下游高端應用等關鍵技術加強攻關，重點培育石墨烯與半導體材料復合技術、氧化還原技術、液相剝離技術等石墨烯傳感器關鍵制備工藝技術，降低規?；a成本；加大綠色工藝的開發與應用，積極探尋環保材料代替對環境造成污染的添加劑，完善環保設施建設，廢水或廢棄物的排放要嚴格執行國家相關標準。

抓住重點環節，促進產業鏈的形成。一是建設企業化運作、開放式的石墨烯研發、檢測公共服務平臺，培育示范性和導向性的下游企業，提升企業的研發能力。二是加大投資與政策扶持力度，鼓勵具有一定規模、具備發展潛力的石墨烯企業進入資本市場，利用市場的力量規范石墨烯傳感器產業的發展。三是在政府的引導下，積極推動石墨烯傳感器國家標準的制定，構建行業技術標準，掌控行業話語權，驅動石墨烯傳感器產業鏈的形成。