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石墨烯材料的制备和产业化应用进展

石墨烯材料的制备和产业化应用进展
2019年05月18日 14:06 新浪网 作者 唐山烯牛石墨烯科技有限公司

  自石墨烯被成功制备以来,由于其独特结构和性质引起了学术界和产业界的强烈关注。人们对于石墨烯在高速晶体管、红外及太赫兹传感、柔性显示、抗气体渗透、高性能储能、轻质高强复合材料、环境保护与生物兼容等方面的应用寄予厚望。其中,液相剥离法、氧化再还原、化学气相沉积法是石墨烯宏量制备技术的主要代表。

  首先,由于液相剥离法具有低成本和产品良好电导率等优势,已被用于生产含有石墨烯微片的悬浮液或浆料。在实际应用中,为尽可能减少对现有工艺的改动,石墨烯浆料往往和已经相对成熟的纳米碳管导电剂混合或者配合使用,用以进一步提升碳基导电剂的利用效率,增加活性材料含量。

  其次,氧化石墨烯由于存在大量的含氧官能团,在水中具有良好的分散性,且易于组装和功能化,已被广泛用于制备多功能分离膜、高导高强纤维、超轻超弹性气凝胶等多种功能材料,并且在电化学储能、催化、生物医药、复合材料等方面表现出良好应用前景。

  在石墨氧化技术方面,一种电解水氧化的新方法突破了通过强氧化剂对石墨进行氧化的传统思路。据介绍,研究人员先在浓硫酸中将石墨插层,然后在稀硫酸中对插层石墨进行氧化。电解水产生的大量高活性氧自由基与石墨反应生成了氧化石墨烯,反应中硫酸几乎没有损耗,也不生成其它物质,可被重复用于电化学反应。该方法有效解决了氧化石墨烯制备面临的安全、环境及反应周期长的问题,有望大幅降低制备成本。

  最后,在单层石墨烯薄膜制备方面,化学气相沉积法已经被放大至每年十万平方米产能,并且随着连续化生长、转移技术和掺杂技术的进步,单位面积成本和薄膜方块电阻逐渐降低。基于单层石墨烯薄膜的透明导电电极曾被认为可以在未来的柔性显示和触控中体现价值,但是目前仍然受到其他同类技术的强烈竞争。

  据相关报道,石墨烯加热膜可以发射与人体同频远红外光波,可能会引发远红外共振和非热效应,有望在药物传输、肿瘤治疗、免疫系统激发、慢性疾病防治等领域实现应用。

  可以看出,石墨烯材料制备和产业应用在一些方面已经产生较大突破。在产业的发展过程中构建完整产业链非常重要,在产品开发中应注重石墨烯的实际功能和作用,而实现石墨烯这一材料的广泛应用和推广需要时间和耐心。

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