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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:行業新聞
    • 作者:
    • 來源:
    • 發布時間: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

    • 分類:行業新聞
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    • 來源:
    • 發布時間: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、優異的導熱和透光性等特性,集透光性好、導熱系數高、電子遷移率高、電阻率低、機械強度高等多種優異性能于一身,在電子學、光學、磁學、生物醫學、催化、儲能和傳感器等諸多領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濟大講堂,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生大量的廢水,這對環保是一個巨大的壓力。

    02

    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。

    03

    認識誤區:有了石墨礦就可以做石墨烯。

    石墨礦的確是可以產石墨烯的。但石墨礦是制備粉體石墨烯的一個技術選項,但絕不是唯一選項,不等于說有了石墨礦,就可以做石墨烯,因為這條路從質量控制、環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。

    04

    石墨烯有沒有毒?

    石墨烯它是非常穩定的純碳材料,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。

    05

    中國石墨烯產業“三大件”

    我們國內石墨烯產業,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,全國有幾百家企業在做石墨烯防腐涂料相關的事情。再有就是石墨烯大健康產品,占據7%左右。這三塊合計將近90%。這就是我們現在中國的石墨烯產業化的現狀。也是現在大家關注的能否實際應用、賺到錢的地方。

    06

    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》上發表了一篇文章,他們檢驗了全世界60多家企業的粉體石墨烯材料,發現絕大多數企業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,絕大多數測值不超過60%。也就是有40%多的連碳都不是。這就是現在的問題,在材料上面,還有很多需要努力的空間。

    07

    石墨烯產業處于一個什么樣的階段?

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

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