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(dú)有的魅力漸漸實(shí)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(shí)質(zhì)上，業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，未來石墨烯有也許在OLED產(chǎn)業(yè)上實(shí)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(jí)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(xiàng)關(guān)鍵突破。據(jù)傳媒報(bào)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(shí)有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并當(dāng)甲烷溶解到銅中時(shí)，其在表面上形成石墨烯原子。一旦該層充分形成，使整個(gè)設(shè)備降溫，強(qiáng)加保護(hù)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(jī)電子學(xué)，電子束和等離子體技術(shù)FEP項(xiàng)目主任BeatriceBeyer博士說，“這是極嚴(yán)苛材質(zhì)研究和集成的確實(shí)突破。雖然這不是個(gè)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(shí)間邁出一大步。石墨烯適用于鋰離子電池正負(fù)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(shí)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(qiáng)酸和強(qiáng)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(tuán)，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(shí)驗(yàn)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(tuán)，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(diǎn)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?fù)淙毕莼虼嬖?OH基團(tuán)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(shí)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(dá)到“世界先進(jìn)水平”。該技術(shù)目前已在國信、華潤、龍?jiān)吹群Ｉ巷L(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(jìn)行了試驗(yàn)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(tuán)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(xiàng)目獲得2022年度江蘇省科學(xué)技術(shù)三等獎(jiǎng)。在第23個(gè)世界知識(shí)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(jiǎng)。

中科院金屬研究所沈陽材質(zhì)科學(xué)國家(聯(lián)合)實(shí)驗(yàn)室科研人員運(yùn)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(shí)代。這一突破不久前入選了2011年度中國科學(xué)**進(jìn)展。為了揭露石墨烯這一隱秘材質(zhì)的面紗，新聞?dòng)浾呷涨安稍L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(jí)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(qiáng)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(jī)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(cuò)特性、實(shí)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(yùn)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(xiàng)目產(chǎn)品開發(fā)及中試獲得關(guān)鍵進(jìn)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(bào)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(gè)定義。依據(jù)相關(guān)資料記載，石墨烯*指厚度只有一個(gè)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(jià)錢相距極大。目前，石墨烯在中國市場上的價(jià)位5倍于金子，超過2000元/克，而多層石墨烯(納米石墨)價(jià)位約莫8元/克。由于石墨烯與多層石墨烯在導(dǎo)電性、機(jī)械性等性能上區(qū)別龐大，也是致使價(jià)位歧異極大的緣故。“11月8日的公告中稱中試得到關(guān)鍵進(jìn)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(jī)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)?。因此以碳元素為?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(shí)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(jī)物、無機(jī)物和碳相的例子。制造石墨烯漿料

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