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怎样突破批量制备石墨烯瓶颈?

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2016年2月2日 | 华夏能源研究网  http://energy.deadcrusade.com |打印】【关闭

  石墨烯,同种技术含量很高、使用潜力很广泛的碳材料,依靠优异性能可广泛应用于新能源汽车、飞行航天等多只领域,被《华夏制造2025》列为战略前沿材料之一,成为“十三五”新材料领域的重要提高对象。

  “我们以因更新驱动为先导,制造世界级石墨烯生产和使用基地,推动广西‘2025华夏制造’产业升级。”近来,国际著名电化学专家、国家自然科学奖二等奖获得者、广西大学但是再生能源资料协同创新中心负责人沈培康讲课向记者描绘了依托广西大学多学科融合的优势,推动石墨烯产业进步的前途前景。

  突破批量制备石墨烯瓶颈

  作为资料界的新星,石墨烯因有极好的电学、力学、热学以及光学性能,在半导体产业、光伏产业、锂离子电池、航天、军工、晚显示器等传统领域和新能源、新材料等新兴领域都以带来革命性的技术进步。

  “尽管石墨烯在多世界有巨大应用,但是没生相同种方法可以大批量产石墨烯。”沈培康讲课介绍说,第二维石墨烯存在着合成成本高,工艺复杂;善堆积或团聚;分散于稳定剂中,浓度很低等材料制备和使用难点。

  在筹划三维石墨烯并降低成本的道路上,沈培康讲课团队展开了许久研究,连迈出了关键一步——表明了离子交换树脂一步法批量制备三维多级孔石墨烯材料。“石墨烯三维化是第二维石墨烯片应用瓶颈的重要技术,我们通过离子交换树脂一步法制备三维类石墨烯材料,产品合成工艺简单,原料来源广泛,资本低廉,可以成为吨、成百吨生产。”沈培康讲课说。

  在研究中,沈培康讲课团队发现,这个方法合成的三维多级孔自掺杂(氮、磷、硼等)接近石墨烯材料具有其它碳材料包括商用石墨烯在内的碳材料不具备的性质,依照高比表面积、强导电性、从掺杂、铺天盖地孔组织等。

  使用扩展到车体轻量化领域

  石墨烯的实际应用范围大,车体轻量化就是其中一个要领域。

  由于环保节约要求日益严格,汽车轻量化已逐渐成为世界汽车发展的趋势与热。研究数据表明:汽车重量每减少10%,燃油消耗可退6%—8%。

  近来,作为一种新颖的超强材料,石墨烯在汽车工业领域正遭受广大的重视。“石墨烯是目前已知最薄和最强韧的纳米材料,断强度是钢材的200倍,拉伸幅度可达到自身尺寸的20%。”沈培康讲课说。

  目前,广西大学可再生能源材料协同创新中心正在对三维石墨烯材料的使用扩展到车体轻量化领域,实验室研究表明三维石墨烯在车体轻量化增强材料方面发出巨大的使用前景。

  “我们拟用3D石墨烯超增强因子,筹备超轻超强高分子纳米复合材料。”沈培康讲课表示,通过将石墨烯整合到复合材料,在车体结构被,特别是在承接车体中,代表要部分代替超强钢构件和高强钢构件和代表铝合金构件,因为实现降低车体的自己重量,增强车体的只是设计性和安全性;部件的好生产性,降低成本以及提高燃油效率或提高活动汽车的续航能力等。

  推动广西石墨烯产业新提高

  在平台建设方面,球差电镜等大型仪器已陆续就位;在石墨烯批量制备方面,目前刚在筹建中试生产示范车间,年产预计10吨;在石墨烯大规模应用方面,已经和广州汽车集团和广西睿奕新能源建立了紧密的技术合作,分别合作研发石墨烯增强车体材料,车用动力锂硫电池、燃料电池和独特锂一次性电池……广西大学可再生能源材料协同创新中心从建以来,已经在三维石墨烯应用研发方面取得了一连串成果。

  “下一致步,我们以通过建立石墨烯研究院;建立中试生产示范基地和石墨烯产业园;培养和引进石墨烯专业人才;创建广西石墨烯产业联盟,建立并合作体制等行动,努力用广西打造成为世界粉末石墨烯生产和广泛应用基地。”沈培康讲课说。

  目前,石墨烯产业的进步前景已引起广西自治区的重视。

  “但是再生能源材料协同创新中心凡是开发好的研究团队,针对石墨烯有独到研究,在业界占领了一席之地,大有可为。”近来,广西壮族自治区党委常委、自治区常务副主席唐仁健到广西大学可再生能源材料协同创新中心调研时表示,既然要做好石墨烯基础理论研究,啊如把技术促进市场,赶忙形成产业。自治区政府用先支持石墨烯产学研项目,在科研经费、人才引进、产业园区规划建设等方面给予倾斜,推动广西新能源材料创新尽早取得新突破。

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