烟台人站上石墨烯制备制高点
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烟台人站上石墨烯制备制高点

烟台烯能公司生产出首批“烟台造”石墨烯,下半年将实现批量生产



    YMG记者 盖鹏
  4月24日,烟台烯能新材料股份有限公司成功生产出第一批高品质石墨烯,标志着我市石墨烯产业发展取得重大突破。“我们将以创新驱动为先导,打造世界级石墨烯生产和应用基地,推动烟台‘2025中国制造’产业升级。”中科院“百人计划”学术带头人、烟台烯能新材料股份有限公司董事长李恕广向记者描绘了依托最新制备技术和低成本量产的优势,推动石墨烯产业发展的未来前景。

  开发最新制备技术实现高质量石墨烯批量生产

  石墨烯,是从石墨材料中剥离出来,由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体,是目前已公认的强度最高、韧性最好、质量最轻、导电导热性能最好的材料。被《中国制造2025》列为战略前沿材料之一,成为“十三五”新材料领域的重点发展对象。
  作为材料界的新星,石墨烯因具有极好的电学、力学、热学以及光学性能,在半导体产业、光伏产业、锂离子电池、航天、军工、新一代显示器等传统领域和新能源、新材料等新兴领域都将带来革命性的技术进步。
  李恕广介绍,自己在2010年开始关注石墨烯技术的发展,2011年组成项目研究团队开始进行石墨烯的系统研究。
  “国内生产石墨烯的企业至少有200家,但行业内参差不齐,绝大部分企业使用氧化还原法,使用强酸强氧化剂,通过化学反应生产石墨烯。”李恕广说,氧化还原会对石墨烯原子结构造成不可逆损害,导致产品的应用受到限制。
  在制备高品质石墨烯并降低成本的道路上,李恕广博士团队展开了长期研究,并迈出了关键一步———发明了分子溶胀法与机械剥离相结合的方法制备高质量石墨烯。李恕广介绍,这种方法是物理方法,无化学反应,常温常压操作,无有毒物质排放,大大减轻了环保的压力,同时也降低了生产的成本,生产流程相对简单,更重要的是生产的石墨烯没有杂质,三层以下的石墨烯占产品的85%以上。“产品合成工艺简单,原料来源广泛,成本低廉,生产环保,可以成吨、成千吨生产,达到了低成本量化生产的水平。”

  首批“烟台造”石墨烯产于烟台烯能生产车间

  石墨烯的实际应用范围广泛,车体轻量化就是其中一个重要领域。由于环保和节能要求日趋严格,汽车轻量化已日渐成为世界汽车发展的趋势和热点。研究数据表明:汽车重量每减少10%,燃油消耗可降低6%—8%。
  近年来,作为一种新型的超强材料,石墨烯在汽车工业领域正受到广泛的重视。“石墨烯是目前已知最薄和最强韧的纳米材料,断裂强度是钢材的200倍,拉伸幅度可达到自身尺寸的20%。”李恕广介绍,2015年9月,与烟台烯能新材料公司共享核心专利技术的美国Celtig公司初步实现石墨烯量产,成为全球首批批量产高品质石墨烯的公司。作为全球唯一的供货商,Celtig公司为某跨国汽车公司研发的石墨烯保险杠等提供优质石墨烯材料。该种汽车保险杠,具备铝合金的机械强度并保持塑料的柔韧性。目前,该保险杠即将投放市场。
  美国公司取得的成果,不仅证明了石墨烯材料优异的特性,更显示出石墨烯量产化后,生产企业在市场中的主导地位。今年2月下旬,烟台烯能研发团队进行中试,可喜的是,4月24日,首批石墨烯生产成功,经检测,产品质量达到甚至超过美国 Celtig 公司的水平。

  2017年底月产量将超30吨

  作为一种技术含量极高的碳材料,石墨烯在触控屏、半导体、光伏、锂电池、光器件、航空、军工、LED、激光等领域或将带来一次革命。有分析认为,石墨烯一旦实现产业化,其产值至少在万亿以上。目前,石墨烯产业被纳入国家战略布局。《中国制造2025》选择10大优势和战略产业实现重点突破,在首个重点领域技术路线图中,石墨烯材料成为前沿材料的四大领域之一。此外,“十三五”新能源汽车重点专项,也将石墨烯等新材料列为重点发展领域。不久的将来,国内就将迎来“石墨烯时代”。
  高品质石墨烯在国内外尚未形成产业化,且售价非常高,每克在几百元以上,一旦石墨烯形成产业化,其价格会迅速回落,所以,谁先掌握了石墨烯的产业化研发技术,谁就先占据石墨烯的销售市场。李恕广介绍,目前Celtig公司的供货量远不能满足美国市场需求,已经请求中方加快投产进度。“中试成功后,公司单日能生产30公斤石墨烯。今年下半年,公司将初步扩大生产规模,单流水线日产量将达到100公斤,月产量达到3吨,基本能满足美国市场产品试投方的需求。2017年,公司将打通连续剥离工艺流程,至2017年底,月产将突破30吨。
  烟台烯能公司有自己明确的定位:拥有自主知识产权的、全球最大的高品质石墨烯供应商,在特定领域为产业界提供性能最佳的石墨烯复合材料。在烯能公司文化墙上,“力争三年内占据世界高品质石墨烯产量10%”的字样格外显眼,而在“烯能人”看来,这个目标并不遥远。“实现量产后,我们不仅要在石墨烯生产行业占据一席之地,还会努力将烟台烯能打造成为世界石墨烯生产和大规模应用基地,为推动烟台‘2025中国制造’产业升级做出应有的贡献。烯能生产的石墨烯产品CICARBO 将成为引发石墨烯应用市场井喷的导火索。”李恕广说。

  人物名片

  李恕广,烟台市莱山区解甲庄人,1982年毕业于湖南大学化学系,1985年中国科学院大连化物所硕士毕业,1997年德国GKSS研究所博士后,从事气体分离膜研究。1997年,作为中科院“百人计划”学术带头人进入国家膜中心任主任。多年来,李恕广博士先后取得了23项发明专利技术。自2010年以来,李恕广开始从事石墨烯制备技术及应用领域的研究,和美国石墨烯制备权威公司田纳西大学的Celtig公司深度合作,共享核心专利技术。2015年底,李恕广博士回到烟台,成立烟台市烯能新材料股份有限公司,并成功试产出世界一流品质的石墨烯。

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