近年来，碳纳米管和石墨烯一直在许多相同的应用上相互竞争。从专利趋势看，对于大多数应用，碳纳米管的发展已经逐渐上升。然而，石墨烯的开发也一直有巨大的进展。
“能源行业是石墨烯的主要市场之一，并将在未来三年持续如此”，技术前景研究分析师SanchariChatterjee指出。 “锂存储和催化系统基片是石墨烯需求最旺盛的应用领域。然而，其他应用如储能电池和电容器也会需要。”
在电子器件行业，石墨烯将取代像氧化铟锡材料。虽然石墨烯被广泛应用于柔性电子，它可以进一步超越该领域，用于生产分钟电子元件和光电子器件。
在未来三到五年内，在电子和复合材料领域应用石墨烯会增加。在此时间内，预计一些新的市场，如医疗保健和个人护理也将为石墨烯的使用开辟道路。
然而，由于没有低成本高效率的大规模生产石墨烯的生产方法，是其商业化的主要挑战。直到现在，石墨烯的开发主要是在实验室水平，就像纳米切片在工业规模生产的使用，增加了成本，并妨碍最终产品的质量。虽然剥离工艺已经普遍地被使用。
“制造商正在设计多种经济型和大规模生产的流程，以确保能够在短时间内生产出高品质的石墨烯，”Chatterjee指出。 “这样可以显著减少商业化的挑战。”
例如，尽管石墨烯是世界上最薄但最强的材料，当其被制作成片材并在能源应用中使用时，它的结构设计依然会产生缺陷。这降低了本来的性能。
另外，石墨烯的零带隙是一项重大的技术缺点，因为这限制了其可实现的开关电流比。
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