12月3日,記者從石墨烯規(guī)模制備新技術媒體發(fā)布會上獲悉,針對石墨稀規(guī)模制備技術現(xiàn)有不足,北京化工大學教授、博士生導師毋偉帶領研究團隊成功研發(fā)出高效、低成本、高品質石墨烯規(guī);a新技術,并于日前與北京中元龍港礦業(yè)科技有限公司合作建立中試生產線,實現(xiàn)技術轉化。
據介紹,該技術在物理液相剝離法的基礎上創(chuàng)新手段,經中試驗證,可高效率、低成本、無污染地生產高純度石墨烯。經檢測,利用該技術生產的石墨烯產品質量優(yōu)質,平均層數(shù)7層以下,片的尺寸大于3微米。
石墨烯作為一種新材料,是構成石墨、碳納米管、富勒烯等碳材料的基本結構單元,具有強度最高、韌性最高、透光率最高、重量最輕、電子遷移率最快、導電性最佳的優(yōu)異特性,借助“石墨烯+”的平臺支撐,可以為一大批傳統(tǒng)材料的性能提升與應用拓展提供有力支撐,同時衍生出一系列性能優(yōu)異的新一代功能元器件,在鋰離子電池、太陽能電池、超級電容器、傳感器、生物醫(yī)藥、復合材料、環(huán)保、柔性顯示、半導體行業(yè)等領域均有良好的應用前景。
毋偉表示,實現(xiàn)石墨稀的高性能低成本且穩(wěn)定性高規(guī);苽涫瞧鋺玫那疤岷捅U,更是當前學界關注和研究的焦點,F(xiàn)有的石墨烯制備方法很多,如氣相合成法、氧化還原法及液相剝離法等。其中液相剝離法被認為是高性能石墨烯規(guī);苽涞闹匾椒ㄖ,但目前制備效率和產率仍較低,因此,石墨稀的高效率低成本規(guī)模化制備技術成為產業(yè)重要需求。
針對這一問題,毋偉帶領研究團隊在以液相剝離法制備石墨烯的基礎上,創(chuàng)新性地提出用石墨衍生物作為分散劑,采用高速水相剪切法來解決該過程效率低及規(guī)模制備難以放大等問題,建成了年產一噸的中試生產線,所得產品理化性能良好。經生產線驗證,該工藝有以下幾個特點:綠色環(huán)保,以水為溶劑,在常壓下進行,不加表面活性劑等有機成分,對環(huán)境無害;成本較低,每公斤石墨烯成本在500元以內;產品質量好,由于產品主要是剝離法制得,缺陷少,層數(shù)低,多在七層以內,片的大小在3~5微米之間,未加入表面活性劑對產品無污染,純度高,產品的導電率接近50000S/m,達到國際領先水平;所用重要設備都來自市場定型設備,所使用的添加劑也可從市場購買,原料來源廣,可膨或高純鱗片石墨及人工石墨均可,具有很好的產業(yè)化前景。
據成果轉化合作方、北京中元龍港礦業(yè)科技有限公司董事長龍珍介紹,公司專注于天然鱗片石墨產品的全過程開發(fā)。今年1月,公司與北京化工大學簽署合作協(xié)議,致力于使用物理法制備石墨烯的深層研發(fā)。6月,雙方共同成立“北京化工大學—北京中元龍港礦業(yè)科技有限公司研發(fā)中心”,致力于石墨烯下游產品研發(fā)生產。
記者了解到,目前,北京中元龍港礦業(yè)科技有限公司已經建成年產1噸的中試生產線,計劃從今年6月開始在內蒙古興和縣建設規(guī);a基地。
毋偉表示,盡管學界對于石墨烯的研究日益深入,但石墨烯行業(yè)仍處于初級階段。隨著制備方法取得重大進展,石墨烯材料的大規(guī)模生產已經實現(xiàn),通過石墨化學或物理加工,石墨烯粉末或懸浮液年產量可達數(shù)十萬噸,但完整的石墨烯材料產業(yè)鏈仍非常重要,石墨烯大量應用及性能的充分挖掘有待突破。在成果轉化后,基礎研究與應用研究之間通常會有一個良性循環(huán),石墨烯和相關材料的產業(yè)發(fā)展將進一步助推石墨稀基礎研究的迅速進步。
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