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能源革命对外开放百家论坛之一九四

新材料篇之—石墨烯(中②)

  8 观点呈现

  制约石墨烯产业发展的因素

  一、石墨烯应用方向的问题。虽然目前各种应用产品层出不穷、百花齐放,但是缺乏真正高品质、高附加值和体现石墨烯独特性能的“杀手锏”级应用产品。市面上绝大多数的石墨烯应用都是将石墨烯作为添加剂使用。虽然石墨烯作为添加剂后在很多复合材料的性能提升方面表现优异,但目前市面上鲜有以石墨烯作为主材料的应用。

  二、大规模生产企业的产品一致性差。目前大多数企业尚处于小批量生产的探索阶段,还不能形成稳定的规模化生产能力,制备、分散、应用和环保等关键技术和装备都尚未突破。目前石墨烯制备技术已经有20多种,材料的分散技术,以及与下游工艺、工程化应用相结合的技术等都还制约着产业化进程,难以满足工业化量产的需求。

  三、社会上的误导炒作。社会上炒作石墨烯概念的现象非常严重,其噱头意义远大于实用价值。不切实际的虚报浮夸,不仅不能给石墨烯增光添彩,反而会给石墨烯“抹黑”,阻碍其产业发展。曲解石墨烯的真正定义、将“类石墨烯”石墨烯化,把石墨烯、氧化石墨烯、石墨粉体等混为一谈,都会误导人们对于石墨烯的准确认知。

  9 观点呈现

  石墨烯及新材料检测认证

  石墨烯行业首先要解决的是石墨烯本身材料的研发和制备。从2003年石墨烯被首次发现,到英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫获得2010年诺贝尔物理学奖,引起关注。在十多年的研发过程中,国内外投入了很多的人力、物力、财力。

  石墨烯检测项目包括石墨烯微观形貌表征、原子结构表征、光学性能表征、电学性能表征、力学性能表征、热学性能表征。多方法联合判定石墨烯层数,石墨烯粉体的性能测试方法,石墨烯中缺陷含量判定,石墨烯层间堆垛方式判定,CVD石墨烯透光性能测试、热导率测定、单层率测定、表面残余物的测试及分析,石墨烯中碳氧含量及含氧官能团测定,石墨烯层间距测定,石墨烯及其聚合物拉伸性能测试,石墨烯薄膜及粉体电学性能测试,石墨烯比表面积测定等。

  基于石墨烯优异的特性,在很多新材料的研发过程中会起到一定作用。我们目前重点关注的检测项目范围包括复合功能纤维材料、复合功能涂料、复合润滑材料、复合抗静电轮胎材料、复合柔性电子材料、复合导电油墨材料。主要检测项目为力学性能检测、燃烧性能检测、老化性能检测、电学性能检测、理化性能检测、尼龙料配方分析、橡胶助剂配方分析等。

  未来还会在氢能源、燃料电池,以及环境保护、节能评测等方向开展检测。

  10 观点呈现

  石墨烯的应用

  石墨烯的应用范围广阔。根据石墨烯超薄,强度超大的特性,石墨烯可被广泛应用于各领域,比如超轻防弹衣、超薄超轻型飞机材料等。根据其优异的导电性,使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。石墨烯有可能会成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的超级计算机,碳元素更高的电子迁移率可以使未来的计算机获得更高的速度。另外石墨烯材料还是一种优良的改性剂,在新能源领域可作为电极材料助剂等等。

  与其他新材料相比,石墨烯具有众多优良的特点,如载流子迁移率高、电流密度大、强度高、导热率高、超薄超轻超硬,同时具有高性能传感器、可强化电子输送、催化剂、吸氢、双极半导体、无散热传输等功能。由于石墨烯的性能优良、功能众多而被广泛应用到锂电子电池、超级电容、导电油墨、触摸屏、软性电子、散热、涂料、传感器等领域,此外,在高频电子、环保、光电、聚合物、海水淡化、太阳能电池、燃料电池、催化剂、建筑材料等领域,也能发现石墨烯的身影。石墨烯的电导率高、比表而积大、且化学结构稳定,表而更有效的释放,有利于电子的渗透和运输,更加适合作为超级电容器电极材料。目前,我国已经实现石墨烯超级电容器的投产,技术上已经完全可以实现石墨烯超级电容器的生产。

 
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