刘忠范:石墨烯产业切勿重演大炼钢铁运动

   2016-12-21 知识分子佚名9300

我一直认为,我们可以看不懂未来,但是可以回顾历史,温故而知新。大家所熟悉的碳纤维研发历史很有借鉴意义。1961年,大阪工业技术试验所进藤昭男发明聚丙烯腈基碳纤维制备技术,十年后的1971年日本东丽公司率先实现工业化量产,每月一吨的规模。东丽公司沿着T300、T800、T1000的标号之路不断提升碳纤维的质量,投入了1400多亿日元研发资金。直到2003年赢得波音787合同,才真正扭亏为盈。实际上,早年的碳纤维只能做钓鱼杆,而现在的碳纤维已成为先进航空器的支撑材料。同样叫碳纤维,但是东西不一样,强度完全不一样。我相信石墨烯材料也会走同样的路,需要时间的积淀,需要持续的投入,更需要耐心。

我也一直认为,制备决定未来。现在的石墨烯并不等同于未来的石墨烯。

现在我们看一看石墨烯是怎么制备出来的。

刘忠范:石墨烯产业切勿重演大炼钢铁运动

石墨烯的制备方法

石墨烯可以分成两大类,粉体石墨烯和薄膜石墨烯,制备方法不同,用途也完全不同。前者可以称之为男石墨烯,傻大黑粗;后者则是高品位的女石墨烯。当然这是玩笑,不能当真。我的团队更多关注的是女石墨烯的制备方法。

从大规模生产的角度讲,粉体石墨烯通常从石墨出发制备,通过一系列的物理化学过程把石墨烯从块体石墨上剥离下来。一般这种石墨烯质量较差,但产量很大,也比较便宜。目前国内产能已达到七千吨规模,实际产量也就百吨规模。化学气相沉积方法是规模化制备薄膜石墨烯的通用技术,所得到的石墨烯质量很高,当然也比较贵,目前国内产能已达到年产百万平米量级。北京大学在高质量石墨烯制备方面做了大量的研究探索,在标号石墨烯薄膜、三维粉体石墨烯、超级石墨烯玻璃以及超级石墨烯光纤等研究领域取得一系列重要突破。

超级石墨烯玻璃

刘忠范:石墨烯产业切勿重演大炼钢铁运动

我们知道,石墨烯非常薄,只有一到数个原子层厚度。因此在使用时需要放到某种载体上,例如塑料薄膜表面,在使用时自然也会受到载体的限制。我们找到了一种新的载体:玻璃。

玻璃随处可见,应用领域极为广阔。其实我们是找了一条偷懒的路:让石墨烯搭乘玻璃载体走向市场、走向世界。如果我们能够在玻璃上生长石墨烯而不是简单地涂覆石墨烯,那么就可以获得全新的石墨烯玻璃,通过石墨烯来赋予玻璃新的功能。传统玻璃产业的产能严重过剩,利用石墨烯或许可以使其升级换代,焕发青春。

刘忠范:石墨烯产业切勿重演大炼钢铁运动

石墨烯和玻璃的结合有什么意义和价值呢?玻璃是透明的,少层石墨烯不会改变玻璃的这种属性。玻璃是电和热的不良导体,石墨烯则是电和热的良导体,如果能够把这两个东西结合起来的话,会产生一种特种玻璃,既导电又导热,同时兼具强度的提升和生物相容性。

 
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