石墨烯被稱為“新材料之王”。研究表明,在高分子材料中加入少量石墨烯,可帶來材料性能成倍提升,起到“點石成金”的神奇效果。
然而,現(xiàn)實中石墨烯的境況卻相對尷尬。數(shù)據(jù)顯示:目前我國石墨烯產(chǎn)能總計已達7000噸,然而實際產(chǎn)量卻不足100噸。
“根本原因,就在于石墨烯的應用技術研發(fā)不足,與產(chǎn)能嚴重不匹配上。”9月20日,四川大學高分子材料工程國家重點實驗室副主任、博士生導師吳宏對記者表示,沒有大規(guī)模市場應用,不要說做大做強石墨烯這一新材料產(chǎn)業(yè),就連石墨烯“點石成金”的作用也難以真正發(fā)揮出來。
如何讓石墨烯真正“點石成金”在石墨烯之于高分子材料領域運用,四川大學高分子科學與工程學院正探尋技術與市場的結(jié)合點。
追逐新材料之王
9月2日,2016中國(無錫)石墨烯創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大會舉辦,相關領域研究在國際已處于領先位置的四川大學應邀出席,并作為代表就國內(nèi)石墨烯最新發(fā)展成果進行了交流。“作為石墨烯產(chǎn)業(yè)舉行的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大會,主要問題就是討論石墨烯的發(fā)展和運用問題。”吳宏說。
自2004年由英國曼徹斯特大學物理學家成功從石墨中分離出以來,石墨烯就備受世人關注——作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料,強度是鋼的200倍,拉伸形變能達到20%,從而被譽為“新材料之王”。“石墨烯的應用是當之無愧的高科技。”吳宏介紹,石墨烯是由碳原子構成的只有一層原子厚度的二維晶體,“每一層只有0.3納米,要運用到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中,科技含量要求很高。”
高分子材料是石墨烯大規(guī)模應用的重要載體。作為我國高分子材料科學與工程領域規(guī)模最大的科研基地之一,早在2008年,四川大學就開始了石墨烯橡膠復合材料的研究,并于2010年在國際上率先提出乳膠法制備石墨烯橡膠復合材料。
目前,四川大學已經(jīng)在電導熱烯復合材料、功能改性石墨烯、石墨烯阻隔材料、聚合物防老化等多個石墨烯應用等領域啟動了探索。“比如通過‘接枝’技術利用石墨烯生產(chǎn)阻燃劑。”四川大學高分子材料工程國家重點實驗室產(chǎn)學研合作部副部長包建軍舉例。
以市場運用撬動產(chǎn)能釋放
2015年5月,四川大學與成都創(chuàng)威新材料有限公司簽訂石墨烯橡膠復合材料專利技術轉(zhuǎn)讓協(xié)議,并在成都建起世界第一條年產(chǎn)10噸石墨烯橡膠復合材料生產(chǎn)線,目標直指納米改性輪胎橡膠。
在吳宏看來,這一技術應用有著巨大的發(fā)展前景。“每一個輪胎,只需添加10-15克的石墨烯,成本增加不到幾十元,但產(chǎn)品性能卻明顯提升。”
2016年2月,在德國漢諾威舉辦的2016輪胎展會上,這一由成都創(chuàng)造的第一個石墨烯橡膠復合材料產(chǎn)品引起世界關注。目前,改性輪胎橡膠產(chǎn)品已在意大利Pirelli、荷蘭Apolo、青島雙星、浙江雙箭等10多家企業(yè)試用。
這也為川大進一步探索石墨烯大規(guī)模應用,打通其產(chǎn)業(yè)化應用“瓶頸”提供了經(jīng)驗。包建軍認為,只有通過技術應用,提升市場對石墨烯的需求,撬動石墨烯產(chǎn)能的真正釋放,我國居全世界第一的石墨烯產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線才能得到發(fā)揮。“我們已經(jīng)組建了四川大學無錫石墨烯應用研究中心,依托此對沿海新材料市場進行滲透開發(fā)。”吳宏表示,四川大學還依托位于成都市新津縣的成都新材料產(chǎn)業(yè)園,積極籌建基于石墨烯的新材料研發(fā)基地。
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