劉忠范院士談材料之光：神奇的“新材料之王”石墨烯

分類：行業(yè)新聞
作者：
來源：
發(fā)布時間：2021-08-05 14:26

劉忠范院士談材料之光：神奇的“新材料之王”石墨烯

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詳情

石墨烯是由碳原子緊密堆積而成的二維晶體，是目前已知的最薄也最堅硬的納米材料，具有超薄、超輕、超柔韌、超高強度、超強導電性、優(yōu)異的導熱和透光性等特性，集透光性好、導熱系數(shù)高、電子遷移率高、電阻率低、機械強度高等多種優(yōu)異性能于一身，在電子學、光學、磁學、生物醫(yī)學、催化、儲能和傳感器等諸多領(lǐng)域有著廣闊而巨大的應用潛能,是主導未來高科技競爭的超級材料，被稱為“黑金”、“新材料之王”。

日前，劉忠范院士做客中國經(jīng)濟大講堂，談材料之光：神奇的“新材料之王”石墨烯。

石墨烯是怎么制備出來的?

一般有兩種制備方法：自上而下的剝離方法、自下而上的合成方法。

自上而下的剝離方法。自上而下的剝離方法一般這種撕都是用化學方法去撕。自下而上的合成方法，以比較典型的有氧化還原法舉例，制備一公斤的石墨烯，需要50公斤的濃硫酸、3公斤的高錳酸鉀和一噸的水?？梢韵胂笠幌?，大量制備石墨烯粉體的時候會產(chǎn)生大量的廢水，這對環(huán)保是一個巨大的壓力。

石墨烯究竟多厚呢?

嚴格意義上講，只有一個原子層的石墨片，它才叫石墨烯。通常情況下，從工業(yè)上實際應用來說，我們一般的共識是：10層以下的石墨片可以稱之為石墨烯。在那之后就是普通的石墨材料、石墨粉而已。

認識誤區(qū)：有了石墨礦就可以做石墨烯。

石墨礦的確是可以產(chǎn)石墨烯的。但石墨礦是制備粉體石墨烯的一個技術(shù)選項，但絕不是唯一選項，不等于說有了石墨礦，就可以做石墨烯，因為這條路從質(zhì)量控制、環(huán)境保護和綜合成本上講，它未必是最好的路，未必是大家都愿意選擇的路。

石墨烯有沒有毒?

石墨烯它是非常穩(wěn)定的純碳材料，它是沒有化學的毒性。特殊情況下，石墨烯微片邊緣是非常鋒利的，可刺入細胞膜，這也是傳說的石墨烯殺菌原理。需要強調(diào)的是類似于石墨塵肺病，長期吸入粉體石墨烯也可能有塵肺病風險，須注意防護。

中國石墨烯產(chǎn)業(yè)“三大件”

我們國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)，最熱的劉忠范院士稱為“三大件”。一個是石墨烯新能源電池，占了71%。另一個是石墨烯涂料，全國有幾百家企業(yè)在做石墨烯防腐涂料相關(guān)的事情。再有就是石墨烯大健康產(chǎn)品，占據(jù)7%左右。這三塊合計將近90%。這就是我們現(xiàn)在中國的石墨烯產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀。也是現(xiàn)在大家關(guān)注的能否實際應用、賺到錢的地方。

目前石墨烯市場上的石墨烯材料靠譜嗎?

2018年，康斯坦丁?諾沃肖洛夫同新加坡國立大學另一教授一起在《先進材料》上發(fā)表了一篇文章，他們檢驗了全世界60多家企業(yè)的粉體石墨烯材料，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)企業(yè)提供的樣品中石墨烯不足10%。石墨烯是純碳材料，里面是100%的碳，但實際上，絕大多數(shù)測值不超過60%。也就是有40%多的連碳都不是。這就是現(xiàn)在的問題，在材料上面，還有很多需要努力的空間。

石墨烯產(chǎn)業(yè)處于一個什么樣的階段?

一般一個新技術(shù)、新材料，大家愿意用高德納的技術(shù)成熟度曲線來描述，它涉及到五個階段：技術(shù)萌芽期、期望頂峰、泡沫谷底期、爬坡期、穩(wěn)定應用期。

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