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| 石墨烯可望低成本規?；a(chǎn) |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-11-07 09:09:16 瀏覽次數： |
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?。ㄖ袊垠w技術(shù)網(wǎng)/栗潔瓊）“一秒鐘內下載一部高清電影，手機的充電時(shí)間縮短到一分鐘，這些都有可能在2024年前后實(shí)現，靠的僅僅是一個(gè)小小的石墨烯器件。”在兩年前的一場(chǎng)報告會(huì )上，中國科學(xué)院院長(cháng)白春禮曾作出如上預測。
近日，“石墨烯及其復合材料規?；苽渑c應用”項目負責人，復旦大學(xué)聚合物分子工程國家重點(diǎn)實(shí)驗室教授盧紅斌透露：經(jīng)過(guò)項目組的多年研究，石墨烯低成本規?；苽浼夹g(shù)已漸成熟，可望加速實(shí)現我國天然石墨的高附加值利用，并拉動(dòng)新材料、電子器件、交通運輸、航空航天和國防等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)革新與進(jìn)步。
石墨烯是已知材料中最薄的二維晶體，僅單個(gè)碳原子厚度，其突出的力學(xué)強度、載流子遷移速率和巨大的比表面積等許多獨特性質(zhì)使其成為本世紀最具潛力的二維納米材料，激起了人們的強烈興趣。
目前，世界各國都已瞄準了石墨烯商機，紛紛加大研發(fā)力度，著(zhù)力推進(jìn)石墨烯的規?；瘧?。
國內外各大企業(yè)紛紛關(guān)注石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，且均已投入巨資試圖占領(lǐng)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制高點(diǎn)。近期，繼“中關(guān)村豐臺園戰略性新材料國際合作項目”首個(gè)以石墨烯新材料為關(guān)鍵技術(shù)的國際合作項目正式啟動(dòng)后，全國中小企業(yè)股份轉讓系統（新三板）披露的公告顯示，主營(yíng)產(chǎn)品為石墨烯粉體的公司“第六元素”已獲得新三板掛牌函。
“然而，迄今為止，石墨烯低成本、高效率生產(chǎn)仍然是制約其商業(yè)化應用的關(guān)鍵瓶頸。” 盧紅斌說(shuō)。石墨烯是天然石墨的基本構造單元，將石墨剝離成為單個(gè)石墨烯片層是實(shí)現規?；瘧玫年P(guān)鍵步驟。
如果能夠在液相中實(shí)現無(wú)需還原的高效剝離、且可高濃度穩定分散于溶劑中，將不僅能夠簡(jiǎn)化工藝流程，也可有效解決石墨烯規?；苽渑c應用中的儲存和運輸問(wèn)題。
近日，項目組提出的一種快速、高效的水相剝離新技術(shù)，為實(shí)現石墨烯的規?；苽渑c應用提供了有效的解決方案。整個(gè)剝離過(guò)程都是在室溫常壓下進(jìn)行的，可在幾小時(shí)內實(shí)現石墨烯的徹底剝離，基本不涉及高溫操作。
據介紹，剝離過(guò)程采用的全部是廉價(jià)的常規試劑，這使得最終制備的石墨烯成本甚至低于高質(zhì)量的導電炭黑。剝離的石墨烯不僅具有良好的結構完整性和薄膜電導率，還可在比炭黑更低填充含量情況下實(shí)現更好的導電性能。同時(shí)，剝離的石墨烯還可以極高固體含量形成水相糊料或濾餅，后者仍可方便地再次均勻分散于水相溶液中且不發(fā)生聚集。這極大地方便了石墨烯的儲存運輸以及與下游產(chǎn)品制備工藝的銜接，顯示了極佳的市場(chǎng)應用潛力。
盧紅斌說(shuō)，對于石墨烯在復合材料和儲能材料中的應用，其微觀(guān)結構與性能調控同樣是極為關(guān)鍵的環(huán)節。項目組從2008年開(kāi)始從事石墨烯復合材料方面的研究，已在石墨烯表面修飾、界面結構優(yōu)化、鋰離子電池、超級電容器、燃料電池脫氫催化劑等方面取得系列進(jìn)展。
該項目組提出了第一個(gè)在石墨烯表面調控聚合物共價(jià)接枝密度和接枝鏈長(cháng)的方法、以及在石墨烯復合材料中構建仿生界面的新方法；為了提高石墨烯基鋰電池容量和循環(huán)性質(zhì)，項目組建立了第一個(gè)二硫化鉬納米片層低成本、高效率自發(fā)剝離的新技術(shù)；為了優(yōu)化石墨烯基超級電容器和催化脫氫性能，項目組也相繼發(fā)展了高性能的石墨烯復合材料全固態(tài)超級電容器和高效率石墨烯負載催化劑。
盧紅斌說(shuō)，這些新方法的建立以及與低成本、高質(zhì)量石墨烯制備技術(shù)的結合，將促進(jìn)石墨烯新材料的商業(yè)應用，為實(shí)現石墨資源的高效利用奠定基礎。
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