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来源:中国技术市场协会标准化工作委员会     时间:2022-11-25 12:30:09    【字号:   打印    分享到:

新技术催生新动能,新材料培育新业态。习近平总书记在二十大报告中指出: 建设现代化产业体系。推动战略性新兴产业融合集群发展,构建新一代信息技术、人工智能、生物技术、新能源、新材料、高端装备、绿色环保等一批新的增长引擎。 在加快构建新发展格局,着力推动高质量发展的背景下,技术创新、应用创新与模式创新以及相互协同不断加速。这其中,作为“工业四基”重要组成部分的关键基础材料,在科技革命与产业变革的大潮中,不断传出新捷报。

新材料之石墨烯,行业新事正在发生。

日前,中国技术市场协会组织有关专家,来到坐落于北京市房山区中关村新兴产业前沿技术研究院内的北京旭华时代科技有限公司考察调研。走进车间,作业声隆隆,一派有条不紊的忙碌景象。据旭华科技相关负责人透露,曲面石墨烯首批量产下线,当前产量达20吨;预计年底三期工程全部竣工后,产能将攀升至100吨以上。

石墨烯被称为“黑金”,是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,在能源、生物技术、水资源、电子及网络技术、航天航空和汽车工业等诸多领域展现出广阔应用前景。

“看似寻常最奇绝,成如容易却艰辛。”前景可观,但从理论到实践,还有很长的路要走。自2004年英国曼彻斯特大学的两位科学家发现以来,尽管各国和相关机构投入大量的资金和人力,但石墨烯这种材料仍未进入大规模量产当中,主要因为石墨烯非常难剥离,通过机械剥离和化学气相沉积等方法出产的石墨烯无法量产,而且制备成本高昂。

据业内人士介绍,石墨烯是二维平面依靠碳原子键连接形成的一种材料,当石墨烯片层产生一定的弯曲结构时,则使处于平衡状态的碳原子具有一定的应力并处于较高能量状态。同时,由于曲面石墨烯的特性,可以在水或者油脂类溶液中达到非常稳定的分散状态,以此来避免由于颗粒太小而出现的团聚效应从而更容易加以利用。

旭华科技通过产学研合作,研制出一种可在碳分子层面上进行操纵,合成不同形态结构体的拥有自主知识产权的新型石墨烯材料工艺方法,即制备曲面石墨烯。利用该工艺制备的石墨烯液体具有产量高、成本低、纯度高等特点,单个装置年产高品质石墨烯液体可达10吨。吨级量产可推动石墨烯制备成本大幅下降。据测算,对于一块价值2000元左右的铅酸电池,仅需添加价值2至3元的曲面石墨烯材料,电池的容量和寿命便可提高一倍。

曲面石墨烯除了具有二维石墨烯的特性之外,还表现出许多独特的特征。譬如说相对二维石墨烯具有更高的能级状态,并有更多的特殊应用场景。在此基础上旭华科技科研人员制备出并可量产的曲面石墨烯碳点,这是一种新型碳纳米材料,由国家第三方检测机构得到平均粒径D50=5 nm,具有优异的光学性能、良好的水溶性、环境友好性、生物相容性、无毒无味。在生物成像、传感器分析、癌症治疗、催化剂等等领域有着广泛的应用,尤其是非常适用于生态环境和生物领域,与生物细胞能量机制以及植物光合作用的光吸收谱相吻合,可作为光能转换体为太阳能乃至植物光合作用提供能量。

成本下探和量产提速也进一步推动石墨烯在更多领域应用。在旭华科技的产品展示厅内,添加石墨烯材料制成的瑜伽垫、口罩,可以长期持续释放负氧离子;石墨烯面膜产品,则可以抗氧化,清除自由基。除此之外,还有能量水、杀菌剂等十余种产品,借助石墨烯的特性,都产生了新的“魔力”。

据旭华科技相关负责人介绍,目前该公司的曲面石墨烯产品将优先进入土壤改良、生命科学、铅酸电池性能提升等市场,未来待各方面条件成熟后,将重点发力锂电市场。

经过深入座谈交流,中国技术市场协会与旭华科技在曲面石墨烯产品推广,以及相关制备工艺规范、产品标准开发等方面合作达成了广泛共识。

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