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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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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(shí)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

  • 分類:行業(yè)新聞
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  • 發(fā)布時(shí)間:2021-08-05 14:26
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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(jiān)硬的納米材料,具有超薄、超輕、超柔韌、超高強(qiáng)度、超強(qiáng)導(dǎo)電性、優(yōu)異的導(dǎo)熱和透光性等特性,集透光性好、導(dǎo)熱系數(shù)高、電子遷移率高、電阻率低、機(jī)械強(qiáng)度高等多種優(yōu)異性能于一身,在電子學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、催化、儲(chǔ)能和傳感器等諸多領(lǐng)域有著廣闊而巨大的應(yīng)用潛能,是主導(dǎo)未來高科技競(jìng)爭(zhēng)的超級(jí)材料,被稱為“黑金”、“新材料之王”。

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

01

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(xué)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(shí)候會(huì)產(chǎn)生大量的廢水,這對(duì)環(huán)保是一個(gè)巨大的壓力。

02

石墨烯究竟多厚呢?

嚴(yán)格意義上講,只有一個(gè)原子層的石墨片,它才叫石墨烯。通常情況下,從工業(yè)上實(shí)際應(yīng)用來說,我們一般的共識(shí)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。

03

認(rèn)識(shí)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(gè)技術(shù)選項(xiàng),但絕不是唯一選項(xiàng),不等于說有了石墨礦,就可以做石墨烯,因?yàn)檫@條路從質(zhì)量控制、環(huán)境保護(hù)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。

04

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(xué)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(xì)胞膜,這也是傳說的石墨烯殺菌原理。需要強(qiáng)調(diào)的是類似于石墨塵肺病,長(zhǎng)期吸入粉體石墨烯也可能有塵肺病風(fēng)險(xiǎn),須注意防護(hù)。

05

中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)“三大件”

我們國(guó)內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè),最熱的劉忠范院士稱為“三大件”。一個(gè)是石墨烯新能源電池,占了71%。另一個(gè)是石墨烯涂料,全國(guó)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(jì)將近90%。這就是我們現(xiàn)在中國(guó)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(shí)際應(yīng)用、賺到錢的地方。

06

目前石墨烯市場(chǎng)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(guó)立大學(xué)另一教授一起在《先進(jìn)材料》上發(fā)表了一篇文章,他們檢驗(yàn)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(shí)際上,絕大多數(shù)測(cè)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。

07

石墨烯產(chǎn)業(yè)處于一個(gè)什么樣的階段?

一般一個(gè)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(gè)階段:技術(shù)萌芽期、期望頂峰、泡沫谷底期、爬坡期、穩(wěn)定應(yīng)用期。

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