近期,被譽為“新材料之王”的石墨烯走紅。據悉,石墨烯是從石墨材料中剝離出來的,是目前最薄、最硬、導電導熱性能最強的材料,應用前景極為廣闊。自2004年被發現以來,各國便持續研究石墨烯領域創新技術和應用。
業界普遍認為,集高導電、高導熱、高強度、高透明等優良性質于一身的石墨烯,將對人類生活產生重大影響。石墨烯的創新運用,特別是在民用領域的推廣運用,將為我們持續帶來創新的可能。
“新材料之王”
資料顯示,石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。2004年,英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,成功從石墨中分離出石墨烯,證實它可以單獨存在。石墨烯既是最薄的材料,也是最強韌的材料,斷裂強度比最好的鋼材還要高200倍。同時,它又有很好的彈性,拉伸幅度能達到自身尺寸的20%。
在很多人看來,石墨烯的橫空出世將完全改變此前的生產,并重塑人類創新發展之路。華為創始人任正非此前就表示:這個時代將來最大的顛覆,是石墨烯時代顛覆硅時代。有人將石墨烯比喻為未來工業的“味精”或“大米”,成為未來工業不可或缺的“新材料之王”。
江南石墨烯研究院副院長董國材認為,石墨烯作為創新型材料,其能發掘的潛力非常巨大。并表示,石墨烯材料成本很低,且這種材料很新。石墨烯材料同時集透明、導電、高比較面積、空氣中穩定性和成本低等特質于一身,這是材料中罕見的。石墨烯產業化突破口一旦打開,可以預見它會對很多傳統行業產生創造性的顛覆。
創新運用鋪開
對于石墨烯的實際運用,已有很多資料描述其前景:石墨烯添加于防腐涂料,有望大幅提升其性能;石墨烯與纖維結合,可以制備多功能纖維,如導電、抗靜電纖維、遠紅外纖維等,對于紡織企業產品升級將有重要貢獻;石墨烯用于電池的添加改性,可以改善鋰電池甚至鉛酸電池性能;還有,石墨烯用于導電塑料、導熱塑料的制備,對于一般民用塑料企業產品升級也是很好的機會。
以寧波墨西科技為例,據公司首席科學家劉兆平介紹,目前已有不少企業與寧波墨西科技簽訂合作協議,共同開展石墨烯應用研發。例如,墨西科技正在與寧波南車新能源科技有限公司合作開發超級電容器,石墨烯材料的加入,可以讓電容容量和導電性大大提高,甚至可以讓動車在一兩分鐘內完成充電;墨西科技與寧波維科電池股份有限公司合作智能手機電池,經測試,一款普通手機電池,用石墨烯做導電添加劑,電池壽命能提高25%到50%,充一次電,待機時間能提高10%至20%。
石墨烯材料的加工產品,其應用更是能給原有產業帶來全面革新。董國材以石墨烯薄膜應用為例,目前該材料在觸控層技術上使用情況較好。據悉,觸控層主要應用在電子終端上,包括手機,平板電腦,筆記本電腦等終端設備。目前用于屏幕上的觸控薄膜主要采用氧化銦錫陶瓷材料,但因銦儲量有限,成本較高,且制備氧化銦錫陶瓷薄膜的重要技術主要掌握在國外廠商手中。石墨烯觸控薄膜則有可以降低生產成本、實現更優性能,且國內企業、研究機構等可以掌握其中的關鍵技術。