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“十三五”重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象——石墨烯


  來源: 儀器儀表商情網(wǎng) 時(shí)間:2016-01-29 作者:劉昊 高欲垚 吳武林
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 儀器儀表商情網(wǎng)報(bào)道  石墨烯,一種技術(shù)含量非常高、應(yīng)用潛力非常廣泛的碳材料,憑借優(yōu)異性能可廣泛應(yīng)用于新能源汽車、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域,被《中國制造2025》列為戰(zhàn)略前沿材料之一,成為“十三五”新材料領(lǐng)域的重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象。

“我們將以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)為先導(dǎo),打造世界級(jí)石墨烯生產(chǎn)和應(yīng)用基地,推動(dòng)廣西‘2025中國制造’產(chǎn)業(yè)升級(jí)?!苯?,國際知名電化學(xué)專家、國家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)獲得者、廣西大學(xué)可再生能源材料協(xié)同創(chuàng)新中心主任沈培康教授向記者描繪了依托廣西大學(xué)多學(xué)科融合的優(yōu)勢(shì),推動(dòng)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的未來前景。

突破批量制備石墨烯瓶頸

作為材料界的新星,石墨烯因具有極好的電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)以及光學(xué)性能,在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、光伏產(chǎn)業(yè)、鋰離子電池、航天、軍工、新一代顯示器等傳統(tǒng)領(lǐng)域和新能源、新材料等新興領(lǐng)域都將帶來革命性的技術(shù)進(jìn)步。

“盡管石墨烯在諸多領(lǐng)域有著巨大應(yīng)用,但是沒有一種方法可以大批量生產(chǎn)石墨烯?!鄙蚺嗫到淌诮榻B說,二維石墨烯存在著合成成本高,工藝復(fù)雜;易于堆積或團(tuán)聚;分散于穩(wěn)定劑中,濃度很低等材料制備和應(yīng)用難點(diǎn)。

在制備三維石墨烯并降低成本的道路上,沈培康教授團(tuán)隊(duì)展開了長期研究,并邁出了關(guān)鍵一步——發(fā)明了離子交換樹脂一步法批量制備三維多級(jí)孔石墨烯材料?!笆┤S化是二維石墨烯片應(yīng)用瓶頸的關(guān)鍵技術(shù),我們通過離子交換樹脂一步法制備三維類石墨烯材料,產(chǎn)品合成工藝簡(jiǎn)單,原料來源廣泛,成本低廉,可以成噸、成百噸生產(chǎn)?!鄙蚺嗫到淌谡f。

在研究中,沈培康教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),此方法合成的三維多級(jí)孔自摻雜(氮、磷、硼等)類石墨烯材料具有其它碳材料包括商用石墨烯在內(nèi)的碳材料不具備的性質(zhì),比如高比表面積、高導(dǎo)電性、自摻雜、多級(jí)孔結(jié)構(gòu)等。

應(yīng)用擴(kuò)展到車體輕量化領(lǐng)域

石墨烯的實(shí)際應(yīng)用范圍廣泛,車體輕量化就是其中一個(gè)重要領(lǐng)域。

由于環(huán)保和節(jié)能要求日趨嚴(yán)格,汽車輕量化已日漸成為世界汽車發(fā)展的趨勢(shì)和熱點(diǎn)。研究數(shù)據(jù)表明:汽車重量每減少10%,燃油消耗可降低6%—8%。

近年來,作為一種新型的超強(qiáng)材料,石墨烯在汽車工業(yè)領(lǐng)域正受到廣泛的重視?!笆┦悄壳耙阎畋『妥顝?qiáng)韌的納米材料,斷裂強(qiáng)度是鋼材的200倍,拉伸幅度可達(dá)到自身尺寸的20%。”沈培康教授說。

目前,廣西大學(xué)可再生能源材料協(xié)同創(chuàng)新中心正在對(duì)三維石墨烯材料的應(yīng)用擴(kuò)展到車體輕量化領(lǐng)域,實(shí)驗(yàn)室研究表明三維石墨烯在車體輕量化增強(qiáng)材料方面有巨大的應(yīng)用前景。

“我們擬用3D石墨烯超增強(qiáng)因子,制備超輕超強(qiáng)高分子納米復(fù)合材料。”沈培康教授表示,通過將石墨烯整合到復(fù)合材料,在車體結(jié)構(gòu)中,特別是在承載車體中,取代或部分代替超強(qiáng)鋼構(gòu)件和高強(qiáng)鋼構(gòu)件和替代鋁合金構(gòu)件,以實(shí)現(xiàn)降低車體的自身重量,提高車體的可設(shè)計(jì)性和安全性;部件的易生產(chǎn)性,降低成本以及提高燃油效率或提高電動(dòng)汽車的續(xù)航能力等。

促進(jìn)廣西石墨烯產(chǎn)業(yè)新發(fā)展

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