今年中秋國(guó)慶假期，石墨烯電池成為兩輪電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)新銳，為雅迪等行業(yè)頭部品牌帶來(lái)火爆銷(xiāo)售額。不久前，浙江大學(xué)又研制出新型石墨烯電池，快充1.1秒即可充滿(mǎn)電，頻繁充電不影響使用壽命，用于智能手機(jī)時(shí)即使每天充電多次也能讓電池使用幾十年。被譽(yù)為新材料“明星”的石墨烯，是一種由碳原子組成六角形呈蜂巢晶格的二維碳納米材料，正在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。
石墨烯到底有何神奇之處?中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)涌現(xiàn)出哪些亮點(diǎn)?石墨烯將如何改變生產(chǎn)生活?記者在位于浙江省寧波市鎮(zhèn)海區(qū)的國(guó)家石墨烯創(chuàng)新中心進(jìn)行了實(shí)地探訪。
“石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的最輕、最薄、最硬且柔性、透明、導(dǎo)電的材料。”國(guó)家石墨烯創(chuàng)新中心主任劉兆平介紹，石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，載流子遷移率是硅的10倍，有望用于制造超高比能動(dòng)力電池和超高頻率芯片;其導(dǎo)熱性能優(yōu)于碳納米管，有望成為電子產(chǎn)品的新一代導(dǎo)熱散熱材料;它的硬度超過(guò)金剛石，強(qiáng)度是鋼的100倍，具有極高的透光率和比表面積，可用于柔性顯示和海水淡化等領(lǐng)域;作為硅基芯片的一種可能替代路線，由石墨烯材料制造的“碳基芯片”展現(xiàn)出迷人前景。
工業(yè)和信息化部2015年公布的《中國(guó)制造2025重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖》指出，石墨烯材料集多種優(yōu)異性能于一體，是主導(dǎo)未來(lái)高科技競(jìng)爭(zhēng)的超級(jí)材料，廣泛應(yīng)用于電子信息、新能源、航空航天以及柔性電子等領(lǐng)域，可極大推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和升級(jí)換代，市場(chǎng)前景巨大，有望催生產(chǎn)業(yè)規(guī)模千億元。
具體應(yīng)用方面，石墨烯在業(yè)界有哪些“用武之地”?據(jù)介紹，從石墨烯涂層防霧膜制成的護(hù)目鏡，到應(yīng)用于深海工程、海上風(fēng)電的石墨烯防腐涂料，再到用石墨烯改性纖維制成的抗紫外、改善微循環(huán)和抑菌的紡織品……新材料“明星”均有良好表現(xiàn)。
石墨烯還可與銅箔、銅線等復(fù)合制成“超級(jí)銅”，其導(dǎo)電性能優(yōu)于銀。“如果全國(guó)10%的電機(jī)用上超級(jí)銅材料替換，那么全國(guó)一年可節(jié)省電能185億千瓦時(shí)，約等于葛洲壩電站一年的發(fā)電量。”劉兆平說(shuō)。
國(guó)家石墨烯創(chuàng)新中心副主任周旭峰介紹，中心研發(fā)的石墨烯銅基復(fù)合材料，具有比銀更高的電導(dǎo)率，有望引領(lǐng)導(dǎo)電銅材的技術(shù)變革，突破電機(jī)能效提升瓶頸，驅(qū)動(dòng)中國(guó)新一代高效能電機(jī)技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平，滿(mǎn)足交通運(yùn)輸與工業(yè)領(lǐng)域?qū)τ诟叨穗姍C(jī)技術(shù)革新與國(guó)產(chǎn)化的需求，打造高效電力能源系統(tǒng)。
截至目前，隨著多項(xiàng)技術(shù)成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，國(guó)家石墨烯創(chuàng)新中心已在寧波市鎮(zhèn)海區(qū)孵化出柔碳電子、烯材暖科技等一批石墨烯電熱元件開(kāi)發(fā)和應(yīng)用企業(yè)。劉兆平介紹，國(guó)家石墨烯創(chuàng)新中心依據(jù)國(guó)內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)，從規(guī)模化制備、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用、行業(yè)質(zhì)量等三個(gè)方面制定了石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖。“未來(lái)，中心將聚焦新能源、航空航天、海洋工程等重點(diǎn)領(lǐng)域，開(kāi)展共性技術(shù)研發(fā)攻關(guān)，推進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)移擴(kuò)散和首次商業(yè)化，全力提升石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力。”劉兆平說(shuō)。
評(píng)論