您的位置:澳门新葡新京官方网站 > 材料信息 > 高性能石墨烯纤维研究获突破澳门新葡新京官方

高性能石墨烯纤维研究获突破澳门新葡新京官方

发布时间:2020-04-04 09:11编辑:材料信息浏览(166)

    高性能石墨烯纤维研究获突破

      12月3日,从石墨烯规模制备新技术媒体发布会上获悉,针对石墨稀规模制备技术现有不足,北京化工大学教授、博士生导师毋伟带领研究团队成功研发出高效、低成本、高品质石墨烯规模化生产新技术,并于日前与北京中元龙港矿业科技有限公司合作建立中试生产线,实现技术转化。

    浙江大学教授高超研究团队近日在石墨烯纤维的规模化制备及高性能化等方面再次取得新突破,两篇论文先后发表于《先进材料》

    澳门新葡新京官方网站,  据介绍,该技术在物理液相剥离法的基础上创新手段,经中试验证,可高效率、低成本、无污染地生产高纯度石墨烯。经检测,利用该技术生产的石墨烯产品质量优质,平均层数7层以下,片的尺寸大于3微米。

    高超团队针对如何提升石墨烯纤维的力学性能和导电性能两大关键问题开展了系统研究。首次提出了全尺度协同缺陷工程策略,实现了高性能石墨烯纤维的规模化制备,所得石墨烯纤维直径最细可达1.6 m,力学强度最高可达2.2GPa,导电率达到8105 S/m,代表了石墨烯纤维目前最高的性能水平。

      石墨烯作为一种新材料,是构成石墨、碳纳米管、富勒烯等碳材料的基本结构单元,具有强度最高、韧性最高、透光率最高、重量最轻、电子迁移率最快、导电性最佳的优异特性,借助“石墨烯+”的平台支撑,可以为一大批传统材料的性能提升与应用拓展提供有力支撑,同时衍生出一系列性能优异的新一代功能元器件,在锂离子电池、太阳能电池、超级电容器、传感器、生物医药、复合材料、环保、柔性显示、半导体行业等领域均有良好的应用前景。

    基于此,该团队进一步采用化学掺杂方法,将氯化铁、溴、钾等物质引入到石墨烯纤维内部,得到掺杂的石墨烯纤维能显著提高载流子浓度,使其导电率有了数量级的提升。例如,纤维的导电率高达2.2107S/m,高于金属镍、接近金属铝。另外,由于石墨烯纤维的密度远低于金属,其比导电率约是镍的8倍、铜的2倍,并与铝相当。高超告诉《中国科学报》记者,高的比导电率使石墨烯纤维在轻质导线、电动马达、信号传输、能源储存与转化、电热器、电磁屏蔽、场发射等领域有巨大的潜在应用价值。

      毋伟表示,实现石墨稀的高性能低成本且稳定性高规模化制备是其应用的前提和保障,更是当前学界关注和研究的焦点。现有的石墨烯制备方法很多,如气相合成法、氧化还原法及液相剥离法等。其中液相剥离法被认为是高性能石墨烯规模化制备的重要方法之一,但目前制备效率和产率仍较低,因此,石墨稀的高效率低成本规模化制备技术成为产业重要需求。

      针对这一问题,毋伟带领研究团队在以液相剥离法制备石墨烯的基础上,创新性地提出用石墨衍生物作为分散剂,采用高速水相剪切法来解决该过程效率低及规模制备难以放大等问题,建成了年产一吨的中试生产线,所得产品理化性能良好。经生产线验证,该工艺有以下几个特点:绿色环保,以水为溶剂,在常压下进行,不加表面活性剂等有机成分,对环境无害;成本较低,每公斤石墨烯成本在500元以内;产品质量好,由于产品主要是剥离法制得,缺陷少,层数低,多在七层以内,片的大小在3~5微米之间,未加入表面活性剂对产品无污染,纯度高,产品的导电率接近50000S/m,达到国际领先水平;所用重要设备都来自市场定型设备,所使用的添加剂也可从市场购买,原料来源广,可膨或高纯鳞片石墨及人工石墨均可,具有很好的产业化前景。

    本文由澳门新葡新京官方网站发布于材料信息,转载请注明出处:高性能石墨烯纤维研究获突破澳门新葡新京官方

    关键词:

上一篇:铁基高温超导材料研究取得重要进展

下一篇:没有了