時(shí)間 :2021-04-21 來(lái)源: 科技日報 點(diǎn)擊量:676
視覺(jué)中國供圖
石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構新材料,它輕如空氣,又堅比鋼鐵。有了石墨烯,可彎曲折疊的屏幕、更薄更耐用的電池、更小的處理器都不再是幻想。
◎本報記者 謝開(kāi)飛 通訊員 郭文晨 李幼君 謝桂玲
石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構新材料,它輕如空氣,又堅比鋼鐵,以其優(yōu)異的導電性、透光性和強韌度,將在電子、能源、環(huán)境等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮非常大的應用潛力。
有了石墨烯,可彎曲折疊的屏幕、更薄更耐用的電池、更小的處理器都不再是幻想。記者4月1日走訪(fǎng)廈門(mén)石墨烯孵化基地發(fā)現,一批打破國際壟斷、填補空白、具備核心技術(shù)的企業(yè),基于石墨烯研發(fā)出發(fā)熱長(cháng)椅、航天器電池、碳基凈化材料,逐漸成長(cháng)為石墨烯產(chǎn)業(yè)界的“參天大樹(shù)”。
新型碳納米復合材料 在寒冷天氣給你熱炕頭的溫暖
在廈門(mén)中易宏普科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)中易宏普),技術(shù)人員坐在公司自主研發(fā)的石墨烯發(fā)熱健康長(cháng)椅上,這種長(cháng)椅可以噴涂各種圖案,將廣泛應用在城市里主要的公交車(chē)站、公園、旅游景點(diǎn)等場(chǎng)所。
“石墨烯發(fā)熱健康長(cháng)椅不但可以發(fā)熱,而且節約能耗、抗菌。冬季寒冷天氣人們坐上去會(huì )享受到北方熱炕頭的溫暖?!敝幸缀昶沼嘘P(guān)負責人介紹說(shuō)。
石墨烯產(chǎn)業(yè)被我國列為“先導產(chǎn)業(yè)”,正引領(lǐng)著(zhù)新一輪的科技革命與產(chǎn)業(yè)變革。當前,石墨烯發(fā)熱產(chǎn)品主要依靠發(fā)熱薄膜發(fā)熱。然而,薄膜本身是一種塑料產(chǎn)品,因此在受熱的過(guò)程中,會(huì )產(chǎn)生熱脹冷縮反應導致壽命短、性能衰減及耗電增加等問(wèn)題。
“我們發(fā)現石墨烯和碳納米管都是碳元素的同素異形體,都擁有各自的神奇特性。石墨烯作為片狀結構,在橫向上的超導性能十分優(yōu)越,而碳納米管正好相反,在縱向上的超導性能可與石墨烯形成互補?!敝幸缀昶沼嘘P(guān)技術(shù)人員告訴記者,研究人員將兩者進(jìn)行有效的結合,形成了超導性能更加卓越的新型碳納米復合材料,并通過(guò)特種工藝直接噴涂在玻璃上發(fā)熱。
該技術(shù)屬于全球首創(chuàng ),目前產(chǎn)品已實(shí)現產(chǎn)業(yè)化。落地廈門(mén)火炬石墨烯孵化器短短一年間,中易宏普便取得了一系列重要進(jìn)展:獲得韓國2020年新技術(shù)—新產(chǎn)品認證大獎;石墨烯滲透鋅粉重防腐涂料在國家航材院完成了各項相關(guān)檢測,下一步將投建整條大規模生產(chǎn)線(xiàn),為科研院所提供石墨烯滲透鋅粉重防腐涂料。
功能性材料氟化碳 讓鋰電池兼顧“雙高”性能
廈門(mén)弗能科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)弗能科技)是廈門(mén)火炬石墨烯新材料專(zhuān)業(yè)孵化器引進(jìn)的一家先進(jìn)碳材料企業(yè)。走進(jìn)弗能科技生產(chǎn)車(chē)間,記者看到了一排排整齊擺放的高溫氟化設備,幾名研發(fā)人員正緊張地盯著(zhù)控制面板,關(guān)注著(zhù)生產(chǎn)參數的變化,高溫反應爐內正在生產(chǎn)國家緊缺的功能性材料——氟化碳?!伴L(cháng)期以來(lái),該領(lǐng)域主要技術(shù)掌握在美、日等發(fā)達國家手里,我們有望率先實(shí)現該材料的國產(chǎn)化?!备ツ芸萍加嘘P(guān)負責人告訴記者。
氟化碳是目前世界上理論能量密度最高的原電池固態(tài)正極材料,在電子器件、生物醫學(xué)和裝備電源等領(lǐng)域有廣闊應用前景。合成氟化碳具有一定的危險性,國際主流的氟化碳材料難以兼顧“能量密度高”和“功率密度高”兩項“雙高”要求,我國在該領(lǐng)域起步較晚,相關(guān)研究及產(chǎn)業(yè)結構缺失。
瞄準新型氟化碳材料的規?;苽?,經(jīng)過(guò)多年技術(shù)攻關(guān),弗能科技技術(shù)團隊形成具有我國自主知識產(chǎn)權的氟化碳規?;苽浼夹g(shù),實(shí)現了核心材料國產(chǎn)化,滿(mǎn)足了新一代小型化、混合化、群體化、遠程化、智能化航天裝備對“雙高”鋰電池的需求。
“目前,企業(yè)已完成700多平方米的研發(fā)實(shí)驗室建設,完成功率氟化碳材料長(cháng)程和局部結構、三維導電網(wǎng)絡(luò )構建等制備技術(shù)研究,突破現有高功率氟化碳材料高溫定向氟化制備技術(shù)?!备ツ芸萍加嘘P(guān)負責人透露,2021年,公司計劃投入2000萬(wàn)元,建設年產(chǎn)5噸氟化碳及納米氟化碳生產(chǎn)線(xiàn),實(shí)現氟化碳材料的國產(chǎn)化。
石墨烯電磁屏蔽薄膜 抑制5G時(shí)代電磁干擾和輻射
在偌大寬敞的研發(fā)車(chē)間,科炭(廈門(mén))新材料有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)科炭)的研發(fā)工程師們緊張有序地忙碌著(zhù),新型碳基材料的生產(chǎn)線(xiàn)上,一桶桶高純度的氧化石墨烯漿料、一盒盒新型石墨烯電磁屏蔽薄膜材料有序地輸送到車(chē)間外……
“這是高效石墨烯屏蔽材料系列,具有輕薄、柔韌可折疊、耐燃耐腐蝕等顯著(zhù)優(yōu)勢,可滿(mǎn)足電子產(chǎn)品、國防航天裝備、電力電纜不同應用場(chǎng)景的需求?!笨铺坑嘘P(guān)負責人介紹說(shuō)。
5G時(shí)代來(lái)臨,新一代高度集成、高功率和高頻電子器件數量急劇增加,電磁干擾和輻射問(wèn)題日益突出。開(kāi)發(fā)高性能電磁屏蔽材料是抑制電磁干擾和污染的重要手段,也是保證電子設備正常運轉不可或缺的組件。
然而,當前國內屏蔽材料性能低、產(chǎn)品單一,高端屏蔽材料依賴(lài)進(jìn)口。因此,開(kāi)發(fā)集質(zhì)量輕、厚度小、柔韌性好、屏蔽性能優(yōu)于一體的新型電磁屏蔽材料迫在眉睫。
為此,科炭研發(fā)團隊創(chuàng )新性開(kāi)發(fā)了擁有自主知識產(chǎn)權的抑制石墨烯堆垛和團聚技術(shù)、超薄屏蔽膜制備技術(shù)等核心關(guān)鍵技術(shù),研制了石墨烯—活性碳復合材料、超薄石墨烯膜和高彈性多孔石墨烯膜等高效屏蔽材料。當前,公司載銀活性碳材料已陸續在飛利浦等廠(chǎng)家凈化產(chǎn)品上使用,柔性石墨烯屏蔽薄膜也將用于手機等電子通信產(chǎn)品。
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