中國(guó)粉體網(wǎng)4月2日訊 石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，是一種由碳原子組成的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，是只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料，使用其制作的手機(jī)電池充滿電只需5秒鐘。
青島大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地以高分子作為媒介，采用物理剝離法，已成功分離出石墨烯。目前，其分離制備即將進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的中試階段，屆時(shí)將能達(dá)到年產(chǎn)百公斤石墨烯的能力。而一克優(yōu)質(zhì)石墨烯的價(jià)格為千余元。
青島市科技局已經(jīng)立項(xiàng)攻關(guān)，項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)達(dá)300萬(wàn)元。中科院青島生物能源與過(guò)程研究所的崔光磊研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，正在進(jìn)行將石墨烯應(yīng)用于鋰電池以及電容器上的研究，其中在鋰電池應(yīng)用方面已具備中試能力。
前不久，美國(guó)科學(xué)家研發(fā)出一種新型超級(jí)電容器，其充電速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通電池，用其為一部蘋(píng)果手機(jī)充滿電僅僅需要5秒鐘。制造這個(gè)電容器的基礎(chǔ)材料，是石墨烯。
在新材料領(lǐng)域，石墨烯受關(guān)注程度之火爆，讓人驚嘆。甚至諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)的反應(yīng)也超乎尋常2004年，英國(guó)科學(xué)家成功地在實(shí)驗(yàn)中從石墨中分離出石墨烯，從而證實(shí)它可以單獨(dú)存在，僅6年之后，他們就獲得了諾貝爾物理獎(jiǎng)。
作為全國(guó)石墨資源三大主要產(chǎn)地之一的青島，在這場(chǎng)新材料的研發(fā)與應(yīng)用中也不甘人后，不管是石墨烯的分離制備技術(shù)，還是新材料的應(yīng)用，已經(jīng)處在了爆發(fā)的前夜。
分離技術(shù)青島“出新”
一克上千元，這就是優(yōu)質(zhì)石墨烯當(dāng)前的價(jià)格。
在青島大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地的一間實(shí)驗(yàn)室里，青大泰山學(xué)者劉敬權(quán)教授指著一個(gè)裝有黑色溶液的瓶子告訴記者，現(xiàn)在大家所用的石墨烯，大都是粉末形態(tài)，保存在溶液中，“因?yàn)樗鼈兒苋菀拙鄹皆谝黄�。�?br />
據(jù)記者了解，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)多地都上馬生產(chǎn)石墨烯的生產(chǎn)線。但劉敬權(quán)告訴記者，目前這些生產(chǎn)線生產(chǎn)的基本都是“石墨微片”，也就是多層石墨烯�！巴昝赖氖�，也就是單層結(jié)構(gòu)體，還沒(méi)有大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)�！�
目前，石墨烯的分離制備方法有多種方式。一般來(lái)說(shuō)，較大規(guī)模的石墨烯制備都是采用氧化還原法，“因?yàn)橐玫綇?qiáng)酸等強(qiáng)氧化劑，對(duì)環(huán)境影響比較大，而且生產(chǎn)出的石墨烯片小，會(huì)產(chǎn)生逆向聚集�！眲⒕礄�(quán)說(shuō)，這也就是為什么實(shí)驗(yàn)室里的石墨烯要保存在溶液中。
在如何有效分離出單層石墨烯并降低成本的道路上，劉敬權(quán)和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)邁出了關(guān)鍵一步�！爸Z貝爾獎(jiǎng)得主分離石墨烯的方法是用膠帶一層層剝離，這種方法顯然不能用于大規(guī)模生產(chǎn)�！钡@種方法啟發(fā)了劉敬權(quán)，通過(guò)兩年的研究，他發(fā)明了新的方法。
“氧化還原法剝離出來(lái)的石墨烯，表面會(huì)破壞其結(jié)構(gòu)，而且容易集聚。我們就是要研究如何避免這兩個(gè)問(wèn)題的出現(xiàn)。”劉敬權(quán)的辦法，是以高分子作為媒介，采用物理剝離法，實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成功分離出石墨烯，證明了這種方法的可行性。
研究基本與世界同步
對(duì)于石墨烯的研發(fā)應(yīng)用，青島市科技局已經(jīng)立項(xiàng)攻關(guān)，項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)達(dá)300萬(wàn)元，包括從石墨烯的分離方法到實(shí)際應(yīng)用。
在中科院青島生物能源與過(guò)程研究所，崔光磊研究員帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，正在進(jìn)行將石墨烯應(yīng)用于鋰電池以及電容器上的研究。
崔光磊的助手逄淑平副研究員告訴記者，“從鋰電池上的應(yīng)用來(lái)看，用石墨烯取代炭黑，可以大大提升電池的充電效率�！卞淌缙奖硎�，導(dǎo)電性好，表面積大，是石墨烯作為鋰電池新材料的最大優(yōu)勢(shì)。
逄淑平告訴記者，由于石墨烯具有許多特性，因此其產(chǎn)業(yè)前景非常廣闊，除了能充當(dāng)手機(jī)充電器、汽車鋰電池，另外在電子、航天軍工、生物、新能源、半導(dǎo)體等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用潛力，“石墨烯將徹底改變21世紀(jì)�！痹谑┑摹罢Q生地”曼徹斯特大學(xué)，研究人士們這樣預(yù)言。
國(guó)內(nèi)外對(duì)石墨烯的研究可謂風(fēng)起云涌。比如寧波已開(kāi)工年產(chǎn)300噸石墨烯的項(xiàng)目，重慶、上海等地的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)也有許多相關(guān)的成果宣布。目前全球有200多家公司涉及石墨烯的相關(guān)研究和開(kāi)發(fā)，其中不乏IBM、英特爾以及三星等科技巨頭。
“中國(guó)在石墨烯的研究上，基本與世界保持同步。”劉敬權(quán)說(shuō)。根據(jù)英國(guó)科技策略機(jī)構(gòu)劍橋知識(shí)產(chǎn)權(quán)公司的最新數(shù)據(jù)顯示，截至2012年年底前，英國(guó)企業(yè)和院校的石墨烯相關(guān)專利共有54個(gè)，中國(guó)的相關(guān)專利數(shù)量是其40倍，美國(guó)是其30倍。過(guò)去幾年中，亞洲地區(qū)特別是韓國(guó)和中國(guó)的石墨烯專利活動(dòng)顯著增加。
“一兩年內(nèi)，這個(gè)產(chǎn)業(yè)將會(huì)爆發(fā)�，F(xiàn)在是爆發(fā)的前夜�！奔词闺x最終的產(chǎn)業(yè)化還有相當(dāng)?shù)木嚯x，但劉敬權(quán)仍然認(rèn)定自己的判斷。
一個(gè)全新產(chǎn)業(yè)即將誕生
石墨烯在青島的研發(fā)，也正在進(jìn)入這樣一個(gè)前夜。
在劉敬權(quán)辦公室旁邊的一間屋子里，兩臺(tái)機(jī)器剛剛到位。劉敬權(quán)告訴記者，這是他們訂制的中試設(shè)備，石墨烯的分離制備即將進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的中試階段，“實(shí)驗(yàn)室中試主要是調(diào)整配方和工藝，大約三個(gè)月的時(shí)間吧，然后進(jìn)入企業(yè)中試。中試階段，我們就能達(dá)到年產(chǎn)百公斤石墨烯的能力。”劉敬權(quán)對(duì)中試的成功沒(méi)有任何懷疑。
逄淑平表示，從鋰電池的應(yīng)用研究上看，他們現(xiàn)在已經(jīng)具備了中試能力。但在他看來(lái)，要想真正地實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，石墨烯的成本與處理工藝仍是困擾著科研人員與企業(yè)的兩大難題。
石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在青島有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。中國(guó)石墨在世界上儲(chǔ)量第一、產(chǎn)量第一、銷量第一、品種最全。我國(guó)石墨礦產(chǎn)儲(chǔ)量為20億噸，占世界石墨礦石總儲(chǔ)量的72%，產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的80%。作為全國(guó)石墨資源三大主要產(chǎn)地之一，青島市占全國(guó)石墨礦產(chǎn)儲(chǔ)量的22%。
據(jù)記者從市科技局獲悉，在石墨烯研發(fā)應(yīng)用的立項(xiàng)中，也包括了青島的相關(guān)企業(yè)�！耙呀�(jīng)有企業(yè)認(rèn)識(shí)到了石墨烯作為新材料所具有的廣闊應(yīng)用前景，并愿意在這方面加大投入�！笔锌萍季窒嚓P(guān)負(fù)責(zé)人說(shuō)。
有資源優(yōu)勢(shì)，科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的結(jié)合，一旦能突破關(guān)鍵技術(shù)，青島將迎來(lái)一個(gè)極具生命力的全新產(chǎn)業(yè)。
青島大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地以高分子作為媒介，采用物理剝離法，已成功分離出石墨烯。目前，其分離制備即將進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的中試階段，屆時(shí)將能達(dá)到年產(chǎn)百公斤石墨烯的能力。而一克優(yōu)質(zhì)石墨烯的價(jià)格為千余元。
青島市科技局已經(jīng)立項(xiàng)攻關(guān)，項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)達(dá)300萬(wàn)元。中科院青島生物能源與過(guò)程研究所的崔光磊研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，正在進(jìn)行將石墨烯應(yīng)用于鋰電池以及電容器上的研究，其中在鋰電池應(yīng)用方面已具備中試能力。
前不久，美國(guó)科學(xué)家研發(fā)出一種新型超級(jí)電容器，其充電速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通電池，用其為一部蘋(píng)果手機(jī)充滿電僅僅需要5秒鐘。制造這個(gè)電容器的基礎(chǔ)材料，是石墨烯。
在新材料領(lǐng)域，石墨烯受關(guān)注程度之火爆，讓人驚嘆。甚至諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)的反應(yīng)也超乎尋常2004年，英國(guó)科學(xué)家成功地在實(shí)驗(yàn)中從石墨中分離出石墨烯，從而證實(shí)它可以單獨(dú)存在，僅6年之后，他們就獲得了諾貝爾物理獎(jiǎng)。
作為全國(guó)石墨資源三大主要產(chǎn)地之一的青島，在這場(chǎng)新材料的研發(fā)與應(yīng)用中也不甘人后，不管是石墨烯的分離制備技術(shù)，還是新材料的應(yīng)用，已經(jīng)處在了爆發(fā)的前夜。
分離技術(shù)青島“出新”
一克上千元，這就是優(yōu)質(zhì)石墨烯當(dāng)前的價(jià)格。
在青島大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地的一間實(shí)驗(yàn)室里，青大泰山學(xué)者劉敬權(quán)教授指著一個(gè)裝有黑色溶液的瓶子告訴記者，現(xiàn)在大家所用的石墨烯，大都是粉末形態(tài)，保存在溶液中，“因?yàn)樗鼈兒苋菀拙鄹皆谝黄�。�?br />
據(jù)記者了解，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)多地都上馬生產(chǎn)石墨烯的生產(chǎn)線。但劉敬權(quán)告訴記者，目前這些生產(chǎn)線生產(chǎn)的基本都是“石墨微片”，也就是多層石墨烯�！巴昝赖氖�，也就是單層結(jié)構(gòu)體，還沒(méi)有大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)�！�
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在如何有效分離出單層石墨烯并降低成本的道路上，劉敬權(quán)和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)邁出了關(guān)鍵一步�！爸Z貝爾獎(jiǎng)得主分離石墨烯的方法是用膠帶一層層剝離，這種方法顯然不能用于大規(guī)模生產(chǎn)�！钡@種方法啟發(fā)了劉敬權(quán)，通過(guò)兩年的研究，他發(fā)明了新的方法。
“氧化還原法剝離出來(lái)的石墨烯，表面會(huì)破壞其結(jié)構(gòu)，而且容易集聚。我們就是要研究如何避免這兩個(gè)問(wèn)題的出現(xiàn)。”劉敬權(quán)的辦法，是以高分子作為媒介，采用物理剝離法，實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成功分離出石墨烯，證明了這種方法的可行性。
研究基本與世界同步
對(duì)于石墨烯的研發(fā)應(yīng)用，青島市科技局已經(jīng)立項(xiàng)攻關(guān)，項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)達(dá)300萬(wàn)元，包括從石墨烯的分離方法到實(shí)際應(yīng)用。
在中科院青島生物能源與過(guò)程研究所，崔光磊研究員帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，正在進(jìn)行將石墨烯應(yīng)用于鋰電池以及電容器上的研究。
崔光磊的助手逄淑平副研究員告訴記者，“從鋰電池上的應(yīng)用來(lái)看，用石墨烯取代炭黑，可以大大提升電池的充電效率�！卞淌缙奖硎�，導(dǎo)電性好，表面積大，是石墨烯作為鋰電池新材料的最大優(yōu)勢(shì)。
逄淑平告訴記者，由于石墨烯具有許多特性，因此其產(chǎn)業(yè)前景非常廣闊，除了能充當(dāng)手機(jī)充電器、汽車鋰電池，另外在電子、航天軍工、生物、新能源、半導(dǎo)體等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用潛力，“石墨烯將徹底改變21世紀(jì)�！痹谑┑摹罢Q生地”曼徹斯特大學(xué)，研究人士們這樣預(yù)言。
國(guó)內(nèi)外對(duì)石墨烯的研究可謂風(fēng)起云涌。比如寧波已開(kāi)工年產(chǎn)300噸石墨烯的項(xiàng)目，重慶、上海等地的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)也有許多相關(guān)的成果宣布。目前全球有200多家公司涉及石墨烯的相關(guān)研究和開(kāi)發(fā)，其中不乏IBM、英特爾以及三星等科技巨頭。
“中國(guó)在石墨烯的研究上，基本與世界保持同步。”劉敬權(quán)說(shuō)。根據(jù)英國(guó)科技策略機(jī)構(gòu)劍橋知識(shí)產(chǎn)權(quán)公司的最新數(shù)據(jù)顯示，截至2012年年底前，英國(guó)企業(yè)和院校的石墨烯相關(guān)專利共有54個(gè)，中國(guó)的相關(guān)專利數(shù)量是其40倍，美國(guó)是其30倍。過(guò)去幾年中，亞洲地區(qū)特別是韓國(guó)和中國(guó)的石墨烯專利活動(dòng)顯著增加。
“一兩年內(nèi)，這個(gè)產(chǎn)業(yè)將會(huì)爆發(fā)�，F(xiàn)在是爆發(fā)的前夜�！奔词闺x最終的產(chǎn)業(yè)化還有相當(dāng)?shù)木嚯x，但劉敬權(quán)仍然認(rèn)定自己的判斷。
一個(gè)全新產(chǎn)業(yè)即將誕生
石墨烯在青島的研發(fā)，也正在進(jìn)入這樣一個(gè)前夜。
在劉敬權(quán)辦公室旁邊的一間屋子里，兩臺(tái)機(jī)器剛剛到位。劉敬權(quán)告訴記者，這是他們訂制的中試設(shè)備，石墨烯的分離制備即將進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的中試階段，“實(shí)驗(yàn)室中試主要是調(diào)整配方和工藝，大約三個(gè)月的時(shí)間吧，然后進(jìn)入企業(yè)中試。中試階段，我們就能達(dá)到年產(chǎn)百公斤石墨烯的能力。”劉敬權(quán)對(duì)中試的成功沒(méi)有任何懷疑。
逄淑平表示，從鋰電池的應(yīng)用研究上看，他們現(xiàn)在已經(jīng)具備了中試能力。但在他看來(lái)，要想真正地實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，石墨烯的成本與處理工藝仍是困擾著科研人員與企業(yè)的兩大難題。
石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在青島有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。中國(guó)石墨在世界上儲(chǔ)量第一、產(chǎn)量第一、銷量第一、品種最全。我國(guó)石墨礦產(chǎn)儲(chǔ)量為20億噸，占世界石墨礦石總儲(chǔ)量的72%，產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的80%。作為全國(guó)石墨資源三大主要產(chǎn)地之一，青島市占全國(guó)石墨礦產(chǎn)儲(chǔ)量的22%。
據(jù)記者從市科技局獲悉，在石墨烯研發(fā)應(yīng)用的立項(xiàng)中，也包括了青島的相關(guān)企業(yè)�！耙呀�(jīng)有企業(yè)認(rèn)識(shí)到了石墨烯作為新材料所具有的廣闊應(yīng)用前景，并愿意在這方面加大投入�！笔锌萍季窒嚓P(guān)負(fù)責(zé)人說(shuō)。
有資源優(yōu)勢(shì)，科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的結(jié)合，一旦能突破關(guān)鍵技術(shù)，青島將迎來(lái)一個(gè)極具生命力的全新產(chǎn)業(yè)。
