石墨烯是人类已知强度最高、韧性最好、质量最轻、透光率最高、导电性最佳的材料，正是因为石墨烯优异的物理特性，不少手机厂商将其视为未来科技领域的重要材料。近几年来，不少企业已将石墨烯应用到手机不同元件中，且在手机领域的产业化正逐渐成熟。

1、散热

随着智能手机时代的到来，手机处理能力越来越强大，集成功能越来越多，对CPU性能要求也越来越高，而性能的强悍意味着耗电量的增高和散热量的加大。石墨烯散热膜具有很高的理论热导率（高达W/m·K），远远高于石墨、碳纳米管等其他碳材料的热导率，能最大限度提高手机的散热性能，让CPU维持在最佳状态，大大改善用户体验。

年10月华为公司Mate20X手机产品采用的石墨烯液冷散热技术，正式标志着石墨烯散热材料商业化的开始。华为将石墨烯与均热液冷技术（VaporChamber）融合在一起打造出SuperCool超强散热系统，通过VC(VaporChamber)液冷系统，可以将热源的热量快速从热源芯片传出，并且依靠石墨烯散热膜将芯片传导到后壳的热量均摊给整个背壳以达到整机均温散热的目的。

图1华为Mate20X手机散热系统

年华为两个系列手机再次搭载石墨烯技术，进一步验证石墨烯散热的可实用性。荣耀系列中，荣耀Magic23D感光版手机内置石墨烯散热技术，新材料“黑金”石墨烯，让手机散热能力大幅度提升；Mate系列中，Mate30Pro和Mate30Pro5G手机搭载HUAWEISuperCool立体散热系统，改善传热通路，采用超强导热的石墨烯膜，辅以AI热管理感知机身温度，散热效率显著提升，令手机持续低温。

图2华为Mate30Pro系列手机散热系统

类似的，年2月发布的小米10系列通过超大面积VC、石墨烯、多层石墨组成立体散热系统，配合多点热敏电阻监控，有效缓解手机散热问题。

图3小米10立体散热系统

该款手机采用双层主板堆叠结构，在两块主板之间加入了石墨烯散热层，几乎完全覆盖了两款主板之间的接触空间，大大提升了双层主板间的导热性能；内部采用了大量的铜箔和导热凝胶，散热能力覆盖到机器内部的每一处小细节，配合超大面积VC均热板、石墨烯以及6层石墨结构，对主板形成了上下包夹的三明治结构，组成立体高效的全方位散热系统，大大提升了小米10的整机散热能力。

如今，智能手机的性能越来越高，而在工艺没有大跨步的情况下，大功率带来的散热问题也越来越严重。当前手机内部散热主要以石墨散热片为主，而华为和小米手机创新性的将石墨烯技术应用到散热中，并带来出众的急速冷却性能，使手机整体性能大幅度提升。此次散热技术的尝试，代表石墨烯技术已逐渐得到市场的认可，成为推动石墨烯产业发展的加速器。

2、触摸屏

近年来，得益于智能手机和平板显示市场的迅猛发展，触摸显示屏有了飞跃式发展。石墨烯具有良好的导电性、高光学透过性，能够用于制成可折叠、伸缩的显示器。与传统的氧化铟锡ITO导体材料相比，不仅机械强度和柔韧性优良，而且制备过程环境友好，所需资源少。此外，随着生产工艺的不断改进，石墨烯生产成本有望大大低于传统氧化铟锡触摸屏。

年1月，常州二维碳素科技有限公司等4家单位率先成功将石墨烯薄膜应用于手机触摸屏上，成功制作出电容触摸屏手机样机，并完成了功能测试，推出了可以实现全部基本功能的石墨烯电容触摸屏手机。

年3月，重庆墨希科技有限公司（以下简称“重庆墨希”）与嘉乐派（影驰）科技有限公司联合发布了全球首批3万部石墨烯手机。嘉乐派SETTLERα石墨烯手机采用一块5.5英寸AUO原厂石墨烯触控屏，分辨率为X像素的FHD级别，透光率高达97.7%，显示效果非常出众。

图嘉乐派（影驰）SETTLERα

年12月，重庆墨希研制开发出石墨烯柔性触控屏，研究如何将OLED的柔性显示屏与石墨烯的柔性触控屏贴合，生产出能够完全弯曲的柔性手机。年2月，这款柔性触控显示原理样机还入选参加了工信部“国家新材料产业发展－成果汇报展”。

美国辉锐科技公司开展石墨烯移动设备市场，研发并制造出大面积柔性触控屏，应用于手机、平板计算机及便携式电子显示屏等市场，并获专业的科技行业投资基金IDG资本入股成为其股东之一。

尽管当前石墨烯在手机触摸屏领域尚未实现大规模应用，市场没有形成对石墨烯的规模化需求，但不少科研机构和企业已着手该领域的研究，并取得大量成果，随着石墨烯薄膜技术的不断完善，未来石墨烯在触摸屏领域将大有作为。

3、电池

5G时代来临，人们迫切需要手机电池能够做到快速充电、热传导快、能量密度高等性能。而将石墨烯应用到锂离子电池中可以显著提升电池相关性能和循环寿命。三星、华为等正在加大对石墨烯-锂电池的资金和研究投入，以期望率先占领该行业的市场高地。

年7月东旭光电推出了石墨烯基锂离子电池—“烯王”，该产品不仅可在5C条件下，实现15分钟内的快速充电，而且可在-30℃—80℃的环境下工作，循环寿命更高达次，充电效率是普通充电产品的24倍。年4月，东旭光电携手倍斯特发售石墨烯基锂离子电池产品“烯王”第二代。

图烯王二代产品图

江苏红东科技有限公司量产的石墨烯改性锂电池具有快速充放电、更安全、高能量密度等优越性能。用60A的电流充放电时，9分钟内实现98%以上充电容量。这类电池首先被应用于移动电源中。

图红东科技石墨烯快速充电宝

一家来自美国洛杉矶的公司RealGraphene宣布，他们为手机开发了商用的石墨烯电池。其采用的方法是用涂有薄层石墨烯的电极代替石墨电极，可以调节电解质的组成。据了解，借助60W的充电器，mAh的石墨烯电池只需20分钟即可充满，比当前同等容量手机电池节省多达一个小时，且充放电循环次数可达次，而普通电池多为~次。

早在年，三星就宣称开发出了石墨烯电池技术，在提高电池容量的同时能够把充电速度提升到现有标准的5倍，但石墨烯电池研发已经推进了很长时间，三星至今还未能把他们的产品应用到手机上；同样地，华为一直大力投入“石墨烯电池”的研发，但日前官方辟谣P40系列将搭载石墨烯电池谣言。作为行业领先者的三星和华为尚未能将石墨烯实际应用到手机电池中，表明石墨烯电池技术细节仍需不断探索，商用价值需经市场不断检验，但这种产品一旦商业化并大规模应用，必将带来巨大的产业提升。

4、耳机

石墨烯可使耳机和扬声器的能量更高效和更小，同时产生更好的声音。可利用石墨烯制造出高性能的薄膜，以耳机为媒介提供高质量的声音质感，让耳朵感受高质量的视听效果。

年11月，小米发布小米圈铁耳机Pro，本款耳机独创双“动圈”+“动铁”单元，将三个单元共同融入到同一个耳机中，可以真正实现高、中、低三频均衡。其中，采用了石墨烯振膜的双“动圈”单元，中低频更扎实，兼具丰富细节表现力；高频延展性能更好，更富穿透力。“动铁”的高音透亮，稳定自然，感受三频均衡的本色声音。

年6月，ORAGrapheneQ石墨烯耳机登陆众筹平台Kickstarter，一天之内便完成了原定10万美元的目标。加拿大蒙特利尔初创公司OraSound研发的这款ORAGrapheneQ耳机，是由98%石墨烯材料和氧及其它混合物构成的振膜，不仅降低了成本，而且可以大大降低的产品研发的难度。而石墨烯在能量上具有高效吸收与转换能力，这是传统扬声器还无法企及的，因此也需要更多的电力来驱动，OraGrapheneQ耳机的续航能力可延长70%，而且还能提供更好的音质和隔音效果。

年2月，Wristbuds在Kickstarter众筹平台发布了智能手表，该手表与无线耳机结合，手表也是耳机充电盒，可为耳机充电两次。Wristbuds团队在耳机中内置噪声消除功能，并采用石墨烯涂层驱动器，以此可以提高保真度。

除此之外，Ghostek、Zolo、JBL等均发布石墨烯驱动耳机，石墨烯增强型音频逐渐得到市场的认可，这也意味着在不久的将来，石墨烯技术必将引发高端耳机与音箱市场的又一次深刻变革。

5、芯片

石墨烯极高的载流子迁移率、良好的导热性等使得其有望取代硅，成为下一代芯片的主要材料。有研究表明，石墨烯技术可使芯片的速率提升百万倍。这项技术在转移和存储数据的过程中，可使芯片的计算能力提升至一个极高的水平。晶圆是制造半导体芯片的基本材料，因此以快速、可批量化、与晶圆制程兼容的方式制备高质量石墨烯单晶晶圆，是石墨烯作为电子级材料规模化应用的关键。

年4月，彭海琳教授及刘忠范院士团队与合作者实现了单批次25片4英寸石墨烯单晶晶圆的制备，设备年产能可达1万片，在世界范围内率先实现了石墨烯单晶晶圆的可规模化制备。同年，中科院上海微系统与信息技术研究所谢晓明研究团队首次在较低温度（℃）条件下采用化学气相沉积外延成功制备6英寸无褶皱高质量石墨烯单晶晶圆。

美国石墨烯和二维材料生产商Grolltex宣布其在加利福尼亚州圣地亚哥的CVD单层石墨烯制造厂每年可生产30,个8英寸石墨烯晶圆（在不同基底上）产品。紧随美国，剑桥大学衍生公司Paragraf宣布正在生产石墨烯“晶圆”和基于石墨烯的电子器件，可用于晶体管，其中基于石墨烯的芯片可提供比硅芯片快十倍的速度。

单晶硅是微电子技术发展的基石，而单晶石墨烯晶圆的批量化制备则是其在电子学领域规模化应用的前提。通过低温外延制备晶圆级石墨烯单晶对于推动石墨烯在电子学领域的应用具有重要意义。

6、其他应用

石墨烯潜力巨大，除了上述应用方向外，石墨烯还可用于天线和通信中，将光数据通信提高到前所未有的速率，同时减少能耗和传输误差；石墨烯良好的导电性、优异透光性和柔性表明石墨烯可应用到手机柔性屏幕中，改善电极的透光特性，提高器件的可靠性……尽管石墨烯在这些领域尚未实现大规模产业化应用，但随着华为、三星、苹果、小米等手机厂商的深入研究，其在手机领域的潜在应用价值必会得到进一步展现。

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