“石墨烯的轟動,是因為它創造了諸多紀錄,石墨烯一系列神秘的特殊性讓人們對它的應用充滿幻想。”孟英這樣描述,石墨烯還是世上最薄、強度最高的材料,它只有0.34納米厚,二十萬層石墨烯疊加起來的厚度大概等于一根頭發絲的直徑。它比鉆石還堅硬,強度比世界上最好的鋼材還要高上100倍。該材料幾乎完全透光,透光率在97%以上,有望被用于制造新一代高性能電子學器件。
目前,該公司近四十人的團隊正在致力于石墨烯下游產業鏈的開發及應用,同時開發的產品有十幾種。據介紹,石墨烯在電子、航天、軍工、新能源、新材料等領域有著無比廣闊的應用潛力:憑借石墨烯優良的電學性能,它將是最具潛力取代硅制作超微型晶體管的新型材料,未來計算機的運行速度有望提高10至100倍;其輕盈堅韌的特性,又是制作超輕防彈衣、超輕飛機材料的首選;利用納米技術還可以把石墨烯制成一種DNA感測器,用來探測DNA鏈的旋轉和位置結構,為基因組測序技術開辟一條新路徑;石墨烯還可以制成抗菌材料,在殺菌的同時不損傷細胞。
1克到500噸的突破
石墨片剝離出石墨烯微片,打敗產業化攔路虎
今年3月初首次到廣東與一家電池企業洽談合作,孟英僅憑一桶180克的石墨烯微片樣品,不費吹灰之力就敲開了合作的大門。看到這桶樣品,廣東方面負責人當時就“驚呆了”,沒等孟英開口介紹就主動要求開展合作。
“與實驗室以1克為計量單位相比,這一桶樣品無疑是天文數字,具備大規模生產能力是促成雙方合作的最重要因素。”孟英認為,“高質量、低成本宏量生產工藝是當前石墨烯實現產業化、進入應用領域的關鍵。”
目前,建華實業集團石墨烯年產量達到50萬克,年產100噸的石墨烯生產線也將于5月底投產,各種性能在同行產品中名列前茅。同時,該公司二期年產500噸的生產線已完成了生產工藝設計工作,正在籌劃年底前在曹妃甸開工建設。
那么,石墨怎么才能變成石墨烯?“由于石墨片層與層之間作用力較弱,我們常見的石墨烯大部分都是由石墨片剝離而成。”孟英介紹說,用膠帶黏出石墨烯的辦法顯然不適合工業化生產。目前業界主要有化學氣相沉積法、氧化還原法、熱解碳化硅法等石墨烯批量制備技術,但全球只有少數幾家企業可以進行工業化生產。
從2009年開始知道石墨烯至今,孟英一直在試圖找出已有制備技術不能量產的原因。經過幾年研究,他的團隊在氧化還原法的基礎上獨辟蹊徑,對已有制備技術進行了變革,設計了具有自主知識產權的生產工藝和裝備,使大規模生產成為現實。

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