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三星苹果掀石墨烯大战 锂电池业生变

2014-05-16 11:25
空白小盒子
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  “石墨烯的轰动,是因为它创造了诸多纪录,石墨烯一系列神秘的特殊性让人们对它的应用充满幻想。”孟英这样描述,石墨烯还是世上最薄、强度最高的材料,它只有0.34纳米厚,二十万层石墨烯叠加起来的厚度大概等于一根头发丝的直径。它比钻石还坚硬,强度比世界上最好的钢材还要高上100倍。该材料几乎完全透光,透光率在97%以上,有望被用于制造新一代高性能电子学器件。

  目前,该公司近四十人的团队正在致力于石墨烯下游产业链的开发及应用,同时开发的产品有十几种。据介绍,石墨烯在电子、航天、军工、新能源、新材料等领域有着无比广阔的应用潜力:凭借石墨烯优良的电学性能,它将是最具潜力取代硅制作超微型晶体管的新型材料,未来计算机的运行速度有望提高10至100倍;其轻盈坚韧的特性,又是制作超轻防弹衣、超轻飞机材料的首选;利用纳米技术还可以把石墨烯制成一种DNA感测器,用来探测DNA链的旋转和位置结构,为基因组测序技术开辟一条新路径;石墨烯还可以制成抗菌材料,在杀菌的同时不损伤细胞。

  1克到500吨的突破

  石墨片剥离出石墨烯微片,打败产业化拦路虎

  今年3月初首次到广东与一家电池企业洽谈合作,孟英仅凭一桶180克的石墨烯微片样品,不费吹灰之力就敲开了合作的大门。看到这桶样品,广东方面负责人当时就“惊呆了”,没等孟英开口介绍就主动要求开展合作。

  “与实验室以1克为计量单位相比,这一桶样品无疑是天文数字,具备大规模生产能力是促成双方合作的最重要因素。”孟英认为,“高质量、低成本宏量生产工艺是当前石墨烯实现产业化、进入应用领域的关键。”

  目前,建华实业集团石墨烯年产量达到50万克,年产100吨的石墨烯生产线也将于5月底投产,各种性能在同行产品中名列前茅。同时,该公司二期年产500吨的生产线已完成了生产工艺设计工作,正在筹划年底前在曹妃甸开工建设。

  那么,石墨怎么才能变成石墨烯?“由于石墨片层与层之间作用力较弱,我们常见的石墨烯大部分都是由石墨片剥离而成。”孟英介绍说,用胶带黏出石墨烯的办法显然不适合工业化生产。目前业界主要有化学气相沉积法、氧化还原法、热解碳化硅法等石墨烯批量制备技术,但全球只有少数几家企业可以进行工业化生产。

  从2009年开始知道石墨烯至今,孟英一直在试图找出已有制备技术不能量产的原因。经过几年研究,他的团队在氧化还原法的基础上独辟蹊径,对已有制备技术进行了变革,设计了具有自主知识产权的生产工艺和装备,使大规模生产成为现实。

  他拿来一摞A4纸边打比方边介绍说:“石墨块就像这摞纸一样具有层状结构,经过以前的处理方法,能将纸与纸之间的距离拉大,但每张纸还会与上下层的纸紧挨在一起,难以从一摞纸中剥离开。这样有的几张挨在一起,有的十几张挨在一起,形成5层以下微片的几率很小。”

  找到了根源,问题便迎刃而解。“关键就是让每一张纸从纸摞中均匀分散开。”孟英打比方说,如果原来是用小刀切的方式,那么新的工艺更像是在每一张纸之间安放了“炸药”,所有“炸药”会在同一时间共同发挥作用,这样一摞纸就会均匀炸成一张张分散的纸片。

  “炸开后的纸片如果挨得太近,还会重新团聚在一起,这样就会前功尽弃。”孟英介绍说,这个难题可以通过化学和物理方法解决,让每一张小纸片失去团聚性能,成为一个个独立的个体,即使挨得再近也无法重新团聚起来。

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