近年來，碳納米管和石墨烯一直在許多相同的應用上相互競爭。從專利趨勢看，對于大多數應用，碳納米管的發展已經逐漸上升。然而，石墨烯的開發也一直有巨大的進展。
“能源行業是石墨烯的主要市場之一，并將在未來三年持續如此”，技術前景研究分析師SanchariChatterjee指出。 “鋰存儲和催化系統基片是石墨烯需求最旺盛的應用領域。然而，其他應用如儲能電池和電容器也會需要。”
在電子器件行業，石墨烯將取代像氧化銦錫材料。雖然石墨烯被廣泛應用于柔性電子，它可以進一步超越該領域，用于生產分鐘電子元件和光電子器件。
在未來三到五年內，在電子和復合材料領域應用石墨烯會增加。在此時間內，預計一些新的市場，如醫療保健和個人護理也將為石墨烯的使用開辟道路。
然而，由于沒有低成本高效率的大規模生產石墨烯的生產方法，是其商業化的主要挑戰。直到現在，石墨烯的開發主要是在實驗室水平，就像納米切片在工業規模生產的使用，增加了成本，并妨礙最終產品的質量。雖然剝離工藝已經普遍地被使用。
“制造商正在設計多種經濟型和大規模生產的流程，以確保能夠在短時間內生產出高品質的石墨烯，”Chatterjee指出。 “這樣可以顯著減少商業化的挑戰。”
例如，盡管石墨烯是世界上最薄但最強的材料，當其被制作成片材并在能源應用中使用時，它的結構設計依然會產生缺陷。這降低了本來的性能。
另外，石墨烯的零帶隙是一項重大的技術缺點，因為這限制了其可實現的開關電流比。
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