制造石墨烯漿料

去年12月，華為曾推出的石墨烯基鋰離子電池引起了巨大的關(guān)注，被喻為“黑金子”的石墨烯材質(zhì)開始展示了其獨有的魅力漸漸實現(xiàn)商用。而石墨烯能干的不僅如此，現(xiàn)在又有研究人員采用石墨烯制造OLED電極。實質(zhì)上，業(yè)內(nèi)人士認為，未來石墨烯有也許在OLED產(chǎn)業(yè)上實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。石墨烯享有高畫質(zhì)、柔性超薄、高對比、低能耗等特性，它能制作硬度優(yōu)良、導(dǎo)電出色、柔性觸控、超級透明的出色觸控面板材質(zhì)。而這次研究人員用石墨烯制作OLED電極就是一項關(guān)鍵突破。據(jù)傳媒報導(dǎo)，黏附到OLED的電極大小約為2cmx1cm（1/2英寸x1/4英寸），它采用化學(xué)氣相沉積（CVD）工藝制造，其中甲烷和氫氣被泵入真空室中，銅板被加熱到800℃（1,472°F）。這兩種氣體時有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并當(dāng)甲烷溶解到銅中時，其在表面上形成石墨烯原子。一旦該層充分形成，使整個設(shè)備降溫，強加保護性聚合物片，然后化學(xué)蝕刻掉銅以顯出純石墨烯的單原子層。Fraunhofer有機電子學(xué)，電子束和等離子體技術(shù)FEP項目主任BeatriceBeyer博士說，“這是極嚴(yán)苛材質(zhì)研究和集成的確實突破。雖然這不是個在其結(jié)構(gòu)中用到石墨烯的柔性顯示屏，但它引入OLED技術(shù)，向全色屏幕和迅速響應(yīng)時間邁出一大步。石墨烯適用于鋰離子電池正負極材料導(dǎo)電添加劑，可有效提高電池能量，改善循環(huán)壽命和倍率性能。制造石墨烯漿料

氧化-還原法制備成本低廉且容易實現(xiàn)，成為制備石墨烯的比較好方法，而且可以制備穩(wěn)定的石墨烯懸浮液，解決了石墨烯不易分散的問題。氧化-還原法是指將天然石墨與強酸和強氧化性物質(zhì)反應(yīng)生成氧化石墨(GO)，經(jīng)過超聲分散制備成氧化石墨烯(單層氧化石墨)，加入還原劑去除氧化石墨表面的含氧基團，如羧基、環(huán)氧基和羥基，得到石墨烯。氧化-還原法被提出后，以其簡單易行的工藝成為實驗室制備石墨烯的**簡便的方法，得到廣大石墨烯研究者的青睞。Ruoff等發(fā)現(xiàn)通過加入化學(xué)物質(zhì)例如二甲肼、對苯二酚、硼氫化鈉(NaBH4)和液肼等除去氧化石墨烯的含氧基團，就能得到石墨烯。氧化-還原法可以制備穩(wěn)定的石墨烯懸浮液，解決了石墨烯難以分散在溶劑中的問題。氧化-還原法的缺點是宏量制備容易帶來廢液污染和制備的石墨烯存在一定的缺陷，例如，五元環(huán)、七元環(huán)等拓撲缺陷或存在-OH基團的結(jié)構(gòu)缺陷，這些將導(dǎo)致石墨烯部分電學(xué)性能的損失，使石墨烯的應(yīng)用受到限制。湖北石墨烯導(dǎo)電石墨烯礦用托輥復(fù)合材料耐化學(xué)腐蝕性好、加工難度小、成型效率高、人工成本低等優(yōu)勢。

第六元素研發(fā)的“石墨烯重防腐涂料”，率先在國內(nèi)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，于2015年通過工信部組織的“科技成果鑒定”，達到“世界先進水平”。該技術(shù)目前已在國信、華潤、龍源等海上風(fēng)電塔筒，“京廣線”隴海鐵路橋梁，以及航天科工二院、中船“724所”等科研院所進行了試驗性涂裝。產(chǎn)品主要應(yīng)用客戶有重慶三峽、中海油、江南造船等。常州第六元素材料科技股份有限公司、中國電子科技集團公司第十四研究所、中海油常州涂料化工研究院有限公司、江蘇道蓬科技有限公司聯(lián)合完成的“基于薄層石墨烯的重防腐涂料體系產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)與工程應(yīng)用”項目獲得2022年度江蘇省科學(xué)技術(shù)三等獎。在第23個世界知識產(chǎn)權(quán)日到來之際，常州第六元素材料科技股份有限公司發(fā)明專利《ZL高固含量的石墨烯復(fù)合干粉及制備方法、環(huán)氧富鋅涂料及制備方法》被授予第六屆常州市**金獎。

中科院金屬研究所沈陽材質(zhì)科學(xué)國家(聯(lián)合)實驗室科研人員運用化學(xué)氣相沉積法制備出石墨烯三維網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造材質(zhì)，一舉攻陷石墨烯制備難題，將石墨烯制備帶入產(chǎn)量高、生長面積大的新時代。這一突破不久前入選了2011年度中國科學(xué)**進展。為了揭露石墨烯這一隱秘材質(zhì)的面紗，新聞記者日前采訪了中科院金屬所的科研人員。據(jù)介紹，石墨烯是一種新型碳材質(zhì)，為單層碳原子緊密堆積而成的二維蜂窩狀晶體結(jié)構(gòu)。石墨烯的導(dǎo)電性極好，在射頻晶體管、超靈敏傳感器、柔性透明導(dǎo)電薄膜、和高導(dǎo)復(fù)合材料、高性能鋰離子電池組和超級電容器等方面展現(xiàn)出極大的應(yīng)用潛力，成為全人類目前已知的強度**高的物質(zhì)。它不*可以開發(fā)制造出薄如紙片的超輕型飛機材質(zhì)、超韌性的防彈衣，甚至還能為將來制造“太空電梯”纜線敞開期望之門。但是，繁復(fù)的制造工藝阻撓著石墨烯的普遍使用。高質(zhì)量石墨烯的大量制備以及把石墨烯片組裝成具備特定構(gòu)造的材質(zhì)對綜合利用石墨烯的眾多不錯特性、實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用具備極度關(guān)鍵的含義。據(jù)該所科研人員介紹，他們在石墨烯三維體材質(zhì)的宏量制備和應(yīng)用中使用泡沫金屬作為生長基體，運用化學(xué)氣相沉積法方式制備出兼具三維連接網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造的泡沫狀石墨烯體材質(zhì)。第六元素石墨烯產(chǎn)品品種多。

2011年11月8日，中國寶安公告稱，其控股分公司深圳市貝特瑞新能源材料股份有限公司投入開發(fā)的石墨烯項目產(chǎn)品開發(fā)及中試獲得關(guān)鍵進展，“中試……石墨烯日產(chǎn)量已平穩(wěn)在1公斤以上……”然而，一天之內(nèi)，就有傳媒找出了疑問并開展質(zhì)疑報道，或許是這樣的行為刺痛了寶安的神經(jīng)，其也在兩天之內(nèi)很快作出反應(yīng)，再度披露澄清公告，稱中試公告中說的1公斤石墨烯是涵蓋了多層混合物。石墨烯和混合物，是存在天壤之別的兩個定義。依據(jù)相關(guān)資料記載，石墨烯*指厚度只有一個碳原子的單層石墨。其他層數(shù)的石墨材質(zhì)都不能叫石墨烯，并且其他層數(shù)的石墨材質(zhì)與石墨烯價錢相距極大。目前，石墨烯在中國市場上的價位5倍于金子，超過2000元/克，而多層石墨烯(納米石墨)價位約莫8元/克。由于石墨烯與多層石墨烯在導(dǎo)電性、機械性等性能上區(qū)別龐大，也是致使價位歧異極大的緣故?！?1月8日的公告中稱中試得到關(guān)鍵進展，說是‘石墨烯’。石墨烯極少添加量可改善材料力學(xué)性能。多層石墨烯銷售廠

石墨烯粉體生產(chǎn)的方法為機械剝離法、氧化還原法、SiC外延生長法。制造石墨烯漿料

納米碳材料是指分散相尺度至少有一維小于100nm的碳材料。分散相既可以由碳原子組成，也可以由異種原子(非碳原子)組成，甚至可以是納米孔。納米碳材料主要包括四種類型:石墨烯、碳納米管，碳納米纖維，納米碳球。碳元素是自然界中存在的與人類**密切相關(guān)、**重要的元素之一，它具有SP、SP2、SP3雜化的多樣電子軌道特性，在加之SP2的異向性導(dǎo)致晶體的各向?qū)院推渌帕械母飨驅(qū)浴Ｒ虼艘蕴荚貫闃?gòu)成元素的碳素材料具有各式各樣的性質(zhì)，并且新碳素相合新碳素材料還不斷被發(fā)現(xiàn)和人工制得。事實上，沒有任何元素能像碳這樣作為單一元素可形成像三維金剛石晶體、二維石墨層片、一維卡賓和碳納米管、零維富勒烯分子等如此之多的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)完全不同的物質(zhì)。表1給出了碳的化學(xué)鍵合及其形成的各種典型有機物、無機物和碳相的例子。制造石墨烯漿料

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