中國(guó)粉體網(wǎng)訊  石墨烯是一類新型的碳材料，也是目前世界上最薄最堅(jiān)硬的納米材料，在導(dǎo)熱、導(dǎo)電、透光性能、氣體阻隔方面具有卓越的特性。因此，石墨烯也被稱為“夢(mèng)幻材料”。從目前石墨烯產(chǎn)品的宏觀形態(tài)和層數(shù)來(lái)看，石墨烯產(chǎn)品可以分為寡層石墨烯微粉和大面積單層石墨烯。前者主要利用化學(xué)氧化還原法或者機(jī)械剝離法進(jìn)行制備，潛在的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)閺?fù)合材料、導(dǎo)電油墨、傳感器以及電池電極等。后者主要通過(guò)化學(xué)氣相沉積法獲得，潛在的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橥该饔|摸屏等。當(dāng)前，兩類產(chǎn)品都展開了競(jìng)爭(zhēng)激烈的工業(yè)化研究，而在寡層石墨烯微粉領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)尤為白熱化。但是目前高昂的價(jià)格嚴(yán)重限制了石墨烯的應(yīng)用，開發(fā)低成本高品質(zhì)的石墨烯是當(dāng)前研究的焦點(diǎn)。

　　中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所在石墨烯制備和應(yīng)用技術(shù)研究中取得了系列進(jìn)展。2012年劉兆平團(tuán)隊(duì)的“石墨烯制備技術(shù)”成功實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移。該方法是以石墨為原材料，通過(guò)化學(xué)方法制備。該技術(shù)的研制成功對(duì)石墨烯制備和應(yīng)用的發(fā)展具有一定的推動(dòng)作用。近年來(lái)，“生物基合成材料”在國(guó)際上迅速發(fā)展成一個(gè)前景誘人的新興領(lǐng)域，寧波材料所朱錦團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)較早開展了“生物基高分子材料”研究，開發(fā)了大豆基無(wú)醛膠和耐熱聚乳酸產(chǎn)品，并成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和市場(chǎng)化。在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)以木質(zhì)素、纖維素等廉價(jià)生物質(zhì)碳源為原材料，成功制備出高純度高品質(zhì)生物基石墨烯，而且成本較傳統(tǒng)石墨剝離法路線大幅度降低。已申請(qǐng)中國(guó)專利兩項(xiàng)（CN 201310721586.6和CN 201410071766.9），更多的新專利也在申請(qǐng)中。生物基石墨烯的宏觀狀態(tài)為蓬松的黑色粉末（如圖1a和1b所示）。在圖1c中，生物基石墨烯在透射電鏡TEM的觀測(cè)下，呈現(xiàn)寡層石墨烯獨(dú)有的半透明現(xiàn)象。據(jù)多樣品統(tǒng)計(jì)，其典型的二維平面大小在0.5-2μm之間。此外，經(jīng)氣體吸附BET法實(shí)驗(yàn)的測(cè)定，該產(chǎn)品的比表面積在400-1000 m2/g范圍。在圖1d的拉曼光譜中，生物基石墨烯顯示了較低的ID/IG峰比值，說(shuō)明產(chǎn)品的石墨化程度較高，缺陷較少。此外，在2700cm-1附近發(fā)現(xiàn)了尖銳的2D峰，說(shuō)明石墨烯微粉的平均層數(shù)較少。以上實(shí)驗(yàn)證據(jù)均說(shuō)明生物基石墨烯的質(zhì)量很好。利用寧波材料所余海斌團(tuán)隊(duì)獨(dú)有的分散技術(shù)，生物基石墨烯對(duì)涂料的防腐性能有顯著提高（如圖2所示）。

圖1 (a),(b)生物基寡層石墨烯微粉樣品的照片；(c) 典型生物基石墨烯片層的TEM照片；(d)生物基石墨烯微粉的拉曼光譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖2 含生物基石墨烯中間漆的防腐結(jié)果
　　生物基石墨烯的出現(xiàn)，打破了生產(chǎn)石墨烯產(chǎn)品必須以石墨或石化資源為碳源的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)了石墨烯產(chǎn)品原材料的可持續(xù)性發(fā)展。而這種原材料上的創(chuàng)新還帶來(lái)了諸多的制備技術(shù)創(chuàng)新，工藝創(chuàng)新，從而使石墨烯的價(jià)格由數(shù)千元一公斤，下降到數(shù)百元一公斤以下。總體來(lái)說(shuō)，低成本生物基石墨烯產(chǎn)品的出現(xiàn)，為石墨烯產(chǎn)業(yè)開辟了新的生產(chǎn)方式，打開了廣闊的應(yīng)用前景。