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石墨烯產業化受熱捧 市場技術瓶頸已突破

來源: http://www.yicai.com/news/2015/09/4693174.html

石墨烯產業化受熱捧 市場技術瓶頸已突破

第一財經日報 陳楚翹 2015-09-30 06:00:00

近期資本市場針對石墨烯產業利好信息不斷傳出,石墨烯產業市場化發展進程受到多方“助推”。石墨烯市場化量產所遇到的瓶頸陸續被相關研發團隊攻克。

近期資本市場針對石墨烯產業利好信息不斷傳出,石墨烯產業市場化發展進程受到多方“助推”。石墨烯市場化量產所遇到的瓶頸陸續被相關研發團隊攻克。

工信部權威人士9月28日透露,國家將通過多種手段支持石墨烯產業發展,包括即將出臺的石墨烯產業發展指導意見,創建產業聯合創新中心,以及工信部將成立產業發展聯盟。國家首個石墨烯及先進碳材料特色產業基地也在近期獲批,將在青島落戶建成,同時,政府還設立了1億元石墨烯相關項目投資基金。消息傳出當天,石墨烯概念股表現活躍,紛紛逆勢上漲,5只石墨烯板塊概念股實現大單資金流入,消息利好資本市場。然而不得不承認,石墨烯至今產業化存在批量生產的技術瓶頸。

石墨烯的“面紗”

無論是資本市場,還是新能源市場,石墨烯都獲得了廣泛關註。主要原因是石墨烯作為創新性材料,本身所具有非凡的導電性。其應用前景主要包括新材料電池領域,在銀的價格達到2987元/千克的今天,若能用石墨烯有效代替銀作為導電材料,其制造成本將會大大下降。如今石墨烯未受到廣泛推廣,主要原因是批量生產技術上的瓶頸。

由於石墨烯相關研究起步較晚,石墨烯大規模的學術研究始於二維石墨烯材料相關研究實驗獲得諾貝爾物理學獎的2010年。目前石墨烯生產大多是實驗室用途,商用產業始終面臨著無法控制成本的瓶頸。近期深圳大學化學與化工學院的劉劍洪教授及其研發團隊在石墨烯電池材料、超細粉體材料、導電材料等領域的應用取得較大的突破,已實現了石墨烯小批量規模生產與市場應用。目前已經申請了十項核心專利。

液相制備法突破瓶頸

石墨烯是石墨中剝離出的單層碳原子厚度的一種結構。據劉劍洪教授介紹,目前市面上比較主流的石墨烯制備方法主要有兩種。其一是化學氣相沈澱CVD法,主要利用的是化學反應冷卻沈積的方式來沈積石墨烯。由於化學反應可控性不強,沈積所形成的石墨微片層數不穩定,其制備的石墨微片很難達到石墨烯的結構要求。第二種方法是氧化還原法,強氧化劑使石墨多層結構中,層與層之間的鏈接分開,從而得到石墨烯。這種方法市場認可,但是不能準確分離石墨層,並且化學反應會破壞石墨烯結構,產出的石墨微片很難達到市場化要求。

劉劍洪團隊針對石墨烯結構難以完整的問題研發了化學液相法,該方法直接從液態高分子經過一系列熱化學反應燒結成為石墨烯。經檢測,化學液相法生產的石墨烯經其結構與國際認可的單層石墨烯結構完全吻合。“只有完整的石墨烯結構才能發揮其卓越導電性的特效。”劉劍洪教授談到,“石墨烯產業的發展重點應該在於導電性上,若是由於技術瓶頸而放棄開發其導電性,轉而發展導熱性,利用高成本的石墨烯去達到電阻發熱的效果,是不符合市場發展趨勢的。”目前由劉劍洪研發團隊創立的深圳市動力創新科技企業,深圳市安利豪實業有限公司,以及格林美股份有限公司(002340SZ)已經設立了合營公司,專註於推進石墨烯技術成果在新能源、超細粉末、導電材料領域的產業化。

劉劍洪:以工業4.0的要求發展石墨烯新材料產業

工業4.0時代的概念率先由德國提出,其意在闡述工業世界將迎來以生產高度數字化、網絡化、機器自組織為標誌的第四次工業革命。國務院於今年5年發布《中國制造2025》規劃,標誌著中國制造業正在進入工業4.0時代。劉劍洪教授對《第一財經日報》的記者談到:“研發團隊自始至終貫徹著工業4.0的思想及要求。在石墨烯產業化研究的過程中,研發團隊對數字化的成本控制、市場規模、投資效益回報都有詳細的研討。”

據介紹,目前研究團隊投入市場化的產品除了石墨烯結構微粒,可用作於海洋船舶防汙塗料的由石墨烯包裹的銅,亞銅納米粉粒之外,還有石墨烯為載體的氧還原催化劑。據了解,石墨烯為載體的氧還原催化劑主要發展前景是在鋁空氣電池的應用方面。使用石墨烯為載體的氧還原催化劑後,鋁空氣電池獲得的電流密度大幅度提升,並且解決了氧化銀作為催化劑壽命較短,易被空氣中的二氧化碳所幹擾的不足。

有關業內專家認為,鋁空氣電池的相關概念從實驗室研制到綜合測試乃至量產還都需要較長的時間,但鋁空氣電池在新能源汽車、手機電池、遊艇蓄能產業的相關發展都是不可估量的。

編輯:一財小編

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