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石墨烯破局之路黑金子如何发光发热

发布时间:2020-06-30 16:09:13 阅读: 来源:生态木厂家

石墨烯被誉为“黑金子”,是世界上最柔软的坚硬材料,其产业化如何实现一直备受关注。

本文引用地址:日前,“青岛国家石墨烯产业创新示范基地、青岛国际石墨烯创新中心揭牌暨入驻项目集中签约仪式”在青岛高新区举行。

作为我国北方唯一的国家级示范基地,青岛国家石墨烯产业创新示范基地致力于石墨烯全产业链的创新与应用,重点包括石墨烯工艺装备、工艺技术、材料宏量制备技术的研发与产业化应用,实现石墨烯材料在海洋防腐、海水淡化、动力储能、透明导电膜、复合材料及环保等下游应用领域的技术创新与市场化应用。

作为全国唯一由中国石墨烯产业技术创新联盟建设运营的国际石墨烯创新中心,青岛国际石墨烯创新中心为来自海内外的石墨烯创新技术团队提供从苗圃阶段到孵化器再到加速器的全链条孵化场所和服务。目前已有“千人计划”侯士峰博士团队、“泰山学者”青岛大学刘敬权教授等海内外近20个项目签约落户创新中心。

山东青岛国家石墨烯产业创新示范基地、青岛国际石墨烯创新中心的揭牌标志着青岛高新区与中国石墨烯产业技术创新战略联盟进入全面合作的新阶段。仪式上集中签约落户的4个项目分别涵盖了石墨烯制备技术及制备设备、石墨烯海水淡化及抗腐蚀涂料、石墨烯导电导热源料及超级电容、石墨烯在PE防弹材料中的应用等石墨烯前沿重点应用领域。

目前,在石墨烯产业化方面,青岛不仅具备龙头企业,还搭建了全方位的研发平台,推动石墨烯产业化快步实现。“做石墨烯不在于产量,应用方面是个难题,做出石墨烯材料以后,如果市场没有形成对石墨烯的规模化需求,一切等于零。”青岛一家石墨烯企业负责人宋立禄说。

现阶段,国内不少企业透露已掌握石墨烯提炼、制备的方法,已经开始量产,或即将进入规模化生产阶段。据不完全统计,国内石墨烯累计潜在生产能力高达数百吨,然而市场对石墨烯的需求量并未达到预期。

年产千吨级石墨烯

记者在采访中了解到,目前石墨烯需求最大的领域集中在涂料领域。多位专家预计,石墨烯的首个大规模应用也可能是涂料领域。“涂料领域有望率先对石墨烯粉体形成大规模应用,最先取得突破的企业不仅可以抢占行业制高点,也可能是最先盈利和获利最大的企业。”专家表示。从国内范围看,多家企业正在进行防腐涂料、导热导电涂料的研发。在青岛,已经涌现出赛瑞达等国内领先的石墨烯企业。

青岛赛瑞达电子装备股份有限公司已经实现新型石墨烯海洋防腐涂料的小范围使用,目前开始推广至国内外大型船舶制造厂、海洋工程等下游应用领域。公司负责人宋立禄告诉记者,一艘万吨级的船,一次至少需要上百吨的防腐涂料,每年花费的成本可想而知。加入石墨烯后,新型的海洋防腐涂料涂一次可以维持2~3年,不仅降低了涂料和燃料成本,同时还提高了船体的航行速度。

不仅船舶需要“防腐”,海上浮标、海上钻井平台等都需要“防腐”。宋立禄说,除了作为复合材料加入到防腐涂料中,石墨烯还可以发挥其超强的吸附、过滤作用实现海水淡化,把海水中的盐分和其他成分进行分离,从而产生中水或纯净水,直接用于工业用水、园林绿化等。

石墨烯专家告诉记者,全世界都在加快对石墨烯的研发,石墨烯的制备技术日益成熟,成本也在逐渐下降。从全国范围看,除了第六元素、宁波墨西科技等已经公开表示开展石墨烯规模化生产的企业外,交通大学、复旦大学、浙江大学、高通材料、泰州巨纳、中科院煤化所等众多的研究机构和企业都宣传了石墨烯的制备技术和规模化生产能力。

专家表示,据不完全统计,第六元素已经建成年产100吨石墨烯/氧化石墨烯生产线;宁波墨西科技建成了年产300吨石墨烯量产生产线。加上新进石墨烯制备企业,按照各企业宣传的口径计算,国内石墨烯年产能可能在几百吨甚至上千吨。

石墨烯市场需求尚待培育

石墨烯提炼和制备技术已经成熟,保证市场供应不成问题,但是需求尚未达到规模。记者在近日举办的全球石墨烯大会上看到,如今石墨烯的交易单位,已经由原先的克上升到公斤。虽然企业宣称能够实现石墨烯量产,但是因为没有市场化的需求,目前并没有真正大规模生产石墨烯的企业。如何应用石墨烯成为当下企业和院所的重中之重。

近日,青岛华高能源科技公司在石墨烯提取技术方面取得新突破,公司提取的石墨烯达到单层纳米级别,纯度、韧性等各项指标处于国内领先水平,同时提取的成本更低、尺寸更大。这种高品质的石墨烯将被开发成特异性导热工程塑料,用于LED灯、暖气管和电子产品外壳等领域,能够有效增强产品散热性。“塑料材料加入石墨烯后可以改变塑料的散热方式,增强散热效果,极大提高产品的使用寿命。”青岛华高能源科技有限公司执行总经理钱峰告诉记者,公司已开发出8种具有使用价值的石墨烯产品。

目前,石墨烯在涂料领域大展身手之外,在光电、锂电池、复合材料等应用领域的研究进展也非常快。国家石墨烯联盟秘书长李义春告诉记者,现在国内研究锂电的机构非常多,有的企业已经进入中试阶段,有可能在一两年内实现大规模应用。

李义春表示,相比之下石墨烯薄膜的应用可能市场前景更好一些,国内制备石墨烯薄膜的企业主要有二维碳素、格菲电子、重庆墨希等几家,已经具备规模化生产能力或者是准备规模化生产。而对石墨烯薄膜的应用,几乎都集中在手机透明导电薄膜领域,借以取代传统的ITO膜。除此之外,也有一些企业开始研发散热膜。

在石墨烯薄膜方面,青岛海纳尔纳米科技公司也取得进展。近日,公司与中科院苏州纳米所合作研发的大面积石墨烯薄膜制造设备开始运行。公司研发部负责人告诉记者,这一新型设备可生产50厘米宽的石墨烯薄膜,具有高导电性、高散热性和高韧性等特点,可用作手机、平板电脑等高端电子设备的触控屏导体材料。

李义春表示,当下中国石墨烯企业存在小而散的问题,石墨烯要产业化规模化发展需要龙头大企业的资金和经验。“石墨烯的应用必将是依附在其他行业中,希望其他行业企业可以参与到石墨烯的应用研发中来。”李义春告诉记者,联盟虽然有30多家企业,但缺乏有实力的龙头企业,而国外生产石墨烯的均是大企业,包括空客、巴斯夫等。我们希望国内的龙头企业能够将目光投向石墨烯的发展,我们需要大企业的雄厚资金以及丰富的市场经验来推动石墨烯产业化规模化发展。

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