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石墨烯的2019:从“逐渐退烧”迈向“新材料之王”

石墨烯,因其拥有独特的物理性能而被广泛关注。它是目前世界上已知最薄、最坚硬、导电性和导热性最好的材料,“多才多艺”的性质使得石墨烯有着广阔的应用前景,可以运用在计算机芯片上,大幅度提高计算速度。用石墨烯作为导电添加剂,可以显著提高锂电池的充电速度和综合性能。所以人们称它为会改变世界的材料。2019年在石墨烯领域都发生了哪些大事呢?下面请跟随中国粉体网小编回顾一下。

一、政策与标准化动态

石墨烯散热材料等9种材料入选工信部《重点新材料首批次应用示范指导目录(2019年版)》

在工信部公布的《重点新材料首批次应用示范指导目录(2019年版)》中,高效能石墨烯散热复合膜、石墨烯改性防腐涂料、石墨烯改性润滑材料、石墨烯散热材料、石墨烯发热膜、石墨烯导热复合材料、石墨烯改性无纺布、石墨烯改性电池、石墨烯改性发泡材料等9种石墨烯材料入选。

我国首个石墨烯国家标准出炉

由泰州巨纳新能源有限公司牵头起草的我国首个石墨烯国家标准GB/T30544.13-2018:《纳米科技术语第13部分:石墨烯及相关二维材料》正式发布。该标准也是二维材料领域的第一个国家标准。泰州巨纳新能源有限公司是国内最早从事石墨烯研究、检测、应用、标准化工作的公司之一。

中国石墨烯标准化推进工作组最新调整!

为加强标准化对石墨烯产业的支撑和引领,继续深入推动石墨烯领域标准化工作开展,市场监管总局标准技术司对2016年成立的石墨烯标准化推进工作组的组成进行了调整。调整后的石墨烯标准化推进工作组由政府部门、石墨烯研发企业、经营单位、使用单位、科研院所等单位的53名成员组成,秘书处由冶金工业信息标准研究院承担。据公开文件显示,石墨烯标准化推进工作组下设四个专业组,分别为通用基础专业组(TG1)、表征与测量专业组(TG2)、环境安全健康专业组(TG3)、产品规范专业组(TG4)。

二、制备与应用研究

浙江大学高超教授团队实现石墨烯导热膜的快速连续化制备

浙江大学高超、许震团队在前期工作的基础和对前人工作的学习借鉴上,提出连续化电焦耳热还原策略,设计并制备了基于辊对辊的电热装置,实现了石墨烯导热膜的快速连续化制备,整个制备过程仅用时1h,能耗低于3KW。所制备的石墨烯薄膜结构均匀,取向性好,并且导热率达1285W/mK,导电率达4.2×105S/m。将制备的石墨烯导热膜用于LED灯的热管理,可以显著降低LED灯背板的温度,这对于提高LED灯的安全性能和延长使用寿命具有重要意义。

上海微系统所在石墨烯单晶晶圆制备方面取得进展

信息功能材料国家重点实验室研究员谢晓明领导的石墨烯研究团队首次在较低温度(750℃)条件下采用化学气相沉积外延成功制备6英寸无褶皱高质量石墨烯单晶晶圆。

兰州化物所在多孔石墨烯的制备及应用方面取得系列进展

中国科学院兰州化学物理研究所研究员邱洪灯带领的手性分离与微纳分析课题组率先利用水滑层不完全覆盖氧化石墨烯部分燃烧策略,开发了一种简单、快速、高效、低成本制备多孔石墨烯的新方法。结果表明,通过控制盐模板的含量可以实现多孔石墨烯孔径的精确调控。此外,研究人员还通过真空抽滤法制备出多孔石墨烯分离膜,实现了钠、钾离子的高选择性分离。

石墨烯的2019:从“逐渐退烧”迈向“新材料之王”

我国科学家制备出单层石墨烯纳米带

天津大学封伟教授团队通过含氟自由基切割单壁碳纳米管,在世界范围内首次制备出单层石墨烯纳米带,所申请的国际专利也获得授权。这是中国科学家首次通过一步法获得单层石墨烯纳米带,其作为原电池正极材料能量密度较进口产品可提升30%。

借鉴折纸术中国科学家实现最小尺寸石墨烯折叠

陈辉博士等人实现了对石墨烯纳米结构的原子级精准的可控折叠,构筑出一种新型的准三维石墨烯纳米结构。该结构由二维旋转堆垛双层石墨烯纳米结构与一维的类碳纳米管结构组成。这项工作在国际上首次实现了世界上最小尺寸的、原子级精准控制的、可以按需定制的石墨烯折叠。

刘忠范和彭海琳课题组在Nature Materials发表综述:石墨烯制备决定产业化未来

刘忠范课题组和彭海琳课题组应邀在国际著名刊物《自然-材料》(Nature Materials)上发表题为“石墨烯产业化-制备决定未来”的综述文章“Synthesis Challenges for Graphene Industry. Li Lin, Hailin Peng*, Zhongfan Liu*, Nature Materials 2019, 18, 520”,从石墨烯产业化的现状和存在的问题等方面进行了深入的探讨分析,并提出了“标号”石墨烯的概念和石墨烯未来可能的“杀手锏”级应用。

石墨烯的2019:从“逐渐退烧”迈向“新材料之王”

中科院苏州纳米所在石墨烯气凝胶领域取得重要进展

针对石墨烯气凝胶目前存在的问题,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张学同研究员领导的气凝胶团队通过“局部氧化刻蚀”在氧化石墨烯片层上进行造孔,获得孔洞氧化石墨烯,随后将孔洞氧化石墨烯与还原剂分散液高度浓缩,实现其液晶化,进一步经原位溶胶凝胶及超临界干燥获得各向异性“孔洞石墨烯”气凝胶。

耐1000℃高温抗-269℃极寒 南开大学团队研获石墨烯“太空海绵”

南开大学化学学院陈永胜教授团队研获了一种新型三维石墨烯材料,可在4K(约-269℃)深低温到1273K(约1000℃)高温区间保持良好的稳定性和高弹性。这种新型“太空海绵”在极端条件下的生产与实验、航天装备制造等领域具有良好应用前景。介绍该成果的论文发表于国际知名学术刊物《科学进展》(Science Advances)上。

新巴两国合作开发铌石墨烯新应用

据BNAmericas网站报道,巴西铌业巨头CBMM公司与新加坡2D材料公司(2DM)签署协议,双方将筹集资金推进2DM公司高性能石墨烯材料的新应用研发。另外,还计划将2DM公司试验厂的石墨烯产量扩大10倍,实现石墨烯生产的商业化。2DM公司首席执行官帕特里克·蒂森尼(PatrickTeyssonneyre)表示,很高兴与CBMM公司合作。几十年来,CBMM公司一直致力于开发铌产品的高附加值应用,铌与石墨烯结合可以开发出新的应用,比如防腐涂料和动力电池。

钛酸钠碰上石墨烯,开发高能量、高功率微型电容器

中科院大连化物所研发团队将海胆状的钛酸钠作为电池型的负极,多孔活化石墨烯为电容型的正极,结合高压离子液体凝胶电解液,成功构建出柔性化钠离子微型超级电容器。他们通过电池型负极和电容型正极的有效耦合,使钠离子微型超级电容器能够在3.5伏的高压下稳定工作,高能量密度达到37.1毫瓦时/立方厘米,并形成超低的自放电速率。

石墨烯“打底” 我科学家制备出高速晶体管

中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心先进炭材料研究部科研人员首次制备出以肖特基结作为发射结的垂直结构晶体管“硅—石墨烯—锗晶体管”,成功将石墨烯基区晶体管的延迟时间缩短了1000倍以上,并将其截止频率由兆赫兹(MHz)提升至吉赫兹(GHz)领域,未来将有望在太赫兹(THz)领域的高速器件中应用。该研究成果在《自然·通讯》上在线发表。

国防科大打造史上最薄石墨烯灯泡,有望用于未来手机屏幕和芯片

来自国防科技大学前沿交叉学科学院的秦石乔教授、朱梦剑博士和徐威博士团队与诺贝尔物理奖得主康斯坦丁·诺沃肖诺夫教授团队合作,利用石墨烯,研制出了有史以来最薄的电灯泡,厚度0.34纳米,仅为头发丝直径的三十万分之一。这一研究成果将开辟石墨烯的全新应用!并于8月2日在光学领域著名期刊ACS Photonics杂志上在线发表。

石墨烯的2019:从“逐渐退烧”迈向“新材料之王”

中英联手攻关悬浮石墨烯传感芯片

作为石墨烯发源地、全球石墨烯科研中心的英国曼彻斯特大学,将与东旭光电等合作,致力于悬浮石墨烯传感芯片产品的研发和商业化应用推广。中国科学院院士、北京石墨烯研究院院长刘忠范说,悬浮石墨烯传感器技术应用无论在学术界还在产业界均属首例。双方合作有望带来开启全球石墨烯产业化应用面向全新时代的标志性产品。

二元石墨烯结构:编织结实高效的海水淡化膜

武汉大学/湖南大学袁荃和美国加州大学洛杉矶分校段镶锋等人在《科学》上发表文章,介绍了该课题组制作的石墨烯纳米筛和碳纳米管相结合的二元结构石墨烯薄膜,该薄膜兼具前者的选择性分离效率和后者的强度优势。袁荃等这次制成的新型石墨烯纳米筛/碳纳米管薄膜不需要聚合物支撑就结实耐用,并兼具多种渗透效率优点,为石墨烯应用于海水淡化打开了一条新的思路。若解决量产问题,未来人们或将能喝上“石墨烯淡化水”。

研究发现石墨烯-生物膜超级结构及递药新模式

中国科学院过程工程研究所与清华大学合作证明了二维材料氧化石墨烯能够与细胞膜形成三明治超级结构,并实现药物在膜磷脂层内的有效运输,开辟了药物精准递送新模式,为生物医药全新剂型的设计和新型纳米粒子的应用提供了方向。

重庆研究院在高灵敏石墨烯触觉传感领域取得进展

中国科学院重庆绿色智能技术研究院与新加坡国立大学合作,研制了三维微纳共形石墨烯柔性力敏电极,并应用于高灵敏柔性压容式触觉传感。研究人员通过有限元仿真分析发现,微结构化共形石墨烯电极更易获得电容式力学传感器中的极板间距和等效介电常数变化。通过对三维共形石墨烯电极的特征尺寸的可控构筑,课题组实现了高灵敏(7.68kPa-1)、快响应(30ms)、低检测极限(1mgF)、低迟滞的柔性电容式触觉传感器,主要指标已超越了人类触觉感知水平。

上海复旦大学攻克高质量石墨烯散热膜技术

记者从复旦大学高分子科学系卢红斌教授课题组了解到,该课题组完成的高质量石墨烯散热膜制备及应用项目将为国内外客户提供石墨烯散热膜产品。该散热膜有望取代现有高能耗、高成本的聚酰亚胺(PI)人工石墨膜产品,为可穿戴设备、柔性显示、高功率武器装备等提供新的散热解决方案。

大连化物所石墨烯气凝胶应用于高体积比能量锂硫电池研究获进展

中国科学院大连化学物理研究所二维材料与能源器件创新特区研究组研究员吴忠帅团队发展了一种三维石墨烯/纳米碳管多孔气凝胶材料,并将其应用于锂硫电池的硫单质载体和中间层一体化正极,获得高体积能量密度和优异循环稳定性的锂硫电池。相关研究成果发表在《纳米能源》(Nano Energy)上。

石墨烯又一重磅研究:助力甲状腺结节治疗,拓展临床新应用

由烯旺新材料科技股份有限公司主办的医疗战略研讨会暨新品发布会上,发布了一项针对甲状腺结节治疗的石墨烯温热疗法研究成果,结果显示,石墨烯热疗法可缩小良性甲状腺结节的最大直径和最大横截面面积,对甲状腺功能无明显影响,具有良好的应用前景,该研究结果发表在《中国医学物理学杂志》上。

三、市场与产业化进展

我国石墨烯产业规模超百亿元 应用场景逐步拓展

中国经济信息社在常州发布的《2018—2019中国石墨烯发展年度报告》(下称《年报》)显示,我国石墨烯产业前景广阔,产业规模持续增长。据中信证券统计,2018年我国石墨烯产业规模约为111亿元,较2017年增长41亿元,同比增长58%。2018年以来,石墨烯粉体和薄膜的生产规模进一步扩大。粉体方面,常州第六元素、青岛昊鑫、宁波墨西等多家企业已拥有国内领先的石墨烯粉体生产线。薄膜方面,长沙暖宇新材料科技公司年产量100万平方米的石墨烯膜生产线已开建,预计建成后将成为国内第二大石墨烯膜生产线。

《年报》分析,随着石墨烯粉体和薄膜研发生产技术的成熟和市场规模的扩大,我国在复合材料、大健康、电子信息、储能等方面的石墨烯应用已起步。《年报》认为,未来石墨烯在新能源汽车、海洋工程、能源发展、高端装备、环境治理等领域的应用将进一步深入,石墨烯市场规模将不断扩大,有望成为各个细分领域不可或缺的部分。

东旭光电发布国内首款石墨烯基叉车锂离子电池

东旭光电科技股份有限公司携子公司上海碳源汇谷新材料科技有限公司在上海发布首款石墨烯基叉车锂离子电池新品,即:“烯王”大动力电池。这是东旭光电继8月与曼彻斯特大学携手进军悬浮石墨烯传感芯片高端应用领域后,在石墨烯产业化应用领域的又一重大进展。

石墨烯的2019:从“逐渐退烧”迈向“新材料之王”

青岛高新区石墨烯及先进碳材料产业产值明年计划破百亿

青岛高新区以国家火炬青岛石墨烯及先进碳材料特色产业基地为依托,以山东省石墨烯制造业创新中心为平台,正在打造石墨烯协同创新平台和石墨烯的“政、产、学、研、资、用”一体化组织合作链条。计划到2020年,青岛高新区石墨烯及先进碳材料产业产值将突破百亿元。

中国实现纺丝级单层氧化石墨烯规模化量产

由浙江大学高超教授团队成果转化并建设的全球首条纺丝级单层氧化石墨烯十吨生产线试车成功。国际石墨烯产品认证中心为该生产线生产的单层氧化石墨烯及其应用产品多功能石墨烯复合纤维分别颁发了全球首个产品认证。据了解,纺丝级单层氧化石墨烯十吨生产线生产的产品单层率大于99%,能够支撑多样化的下游应用。

加入石墨烯成就“王牌”铝合金,国产大飞机、高铁提速、汽车轻量化就靠它了

烯碳铝合金锭坯从上海烯碳金属基复合材料工程中心的生产线上成功下线,标志着这一复合材料的中试取得成功。这是上海市石墨烯产业技术功能型平台推出的首个拳头产品,它解决了传统铝合金刚度偏低的问题,有助于我国航空、高铁、汽车等高端制造领域步入轻量化时代。

全球石墨烯人共祝“6.6”国际石墨烯日

在当今国际形势复杂、中美贸易战持续升级的大环境下,石墨烯产业发展到了关键时期。为进一步营造有利于石墨烯产业创新发展的环境,传递社会正能量,用实际行动向全世界证明中国石墨烯产业发展的信心与决心,促进石墨烯产业高质量发展,经浙江大学高超教授提议,石墨烯产业技术创新战略联盟(CGIA)联合国内外多家石墨烯领域产学研单位,共同倡议将每年6月6日设立为“国际石墨烯日International Graphene Day”。

石墨烯单晶晶圆亮相北京科技周 将带动石墨烯产业飞速发展

2019全国科技活动周暨北京科技周活动在中国人民革命军事博物馆举办。近300项人工智能、集成电路、航空航天、智能设备、前沿材料等领域科技创新成果、科普展项和互动体验产品等集中展示。其中,由北京石墨烯研究院(以下简称“BGI”)研发的4英寸石墨烯单晶晶圆获得了广泛关注。BGI采用常压化学气相沉积方法,可实现单批次25片4英寸石墨烯单晶晶圆的制备,在世界范围内领先实现了石墨烯单晶晶圆的可规模化制备。据北京石墨烯研究院副院长魏迪介绍,石墨烯单晶晶圆是未来高性能电子器件和光电子器件领域应用的基础材料,具有巨大的经济前景和战略意义。

石墨烯的2019:从“逐渐退烧”迈向“新材料之王”

全国首家!常州企业自主研发石墨烯粉末涂料配套中国铁路

近期,由常州市碳索新材料科技有限公司主导的“石墨烯防腐粉末涂料在铁路扣件中的应用研究”项目顺利通过中国铁路总公司评审,成为全国首家自主研发石墨烯粉末涂料配套中国铁路的公司。该产品填补了石墨烯防腐粉末涂料在铁路扣件中应用的空白,使用了石墨烯粉末涂料的铁路扣件,相较于传统的铁路扣件,防腐性能提高了5倍,使用寿命从以往的1-2年提高到5年,大大节省了铁路运维成本。

本文来自中国粉体网,本文观点不代表利特纳米立场,转载请联系原作者。

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