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刘忠范:石墨烯产业切勿重演大炼钢铁运动

时期:2022-03-04 00:13 点击数:
本文摘要:中国现在正处于“石墨烯淘金热”中,全国各地都在做到石墨烯产业,石墨烯这个词完全是家喻户晓。据理解,中国科学院院士、北京大学化学与分子工程学院教授刘忠范在首届“欲是西湖学会”化学分会上,就中国石墨烯产业的研究、发展方向等方面共享了他的经验和观点。在演说中,刘忠范共享了他所领导的团队在石墨烯方面获得的一些成果,同时,也给人们以警告,不宜让石墨烯产业重演早前大炼钢铁运动。 本期文章根据刘忠范教授当天的演说整理并稍作编辑而出。

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中国现在正处于“石墨烯淘金热”中,全国各地都在做到石墨烯产业,石墨烯这个词完全是家喻户晓。据理解,中国科学院院士、北京大学化学与分子工程学院教授刘忠范在首届“欲是西湖学会”化学分会上,就中国石墨烯产业的研究、发展方向等方面共享了他的经验和观点。在演说中,刘忠范共享了他所领导的团队在石墨烯方面获得的一些成果,同时,也给人们以警告,不宜让石墨烯产业重演早前大炼钢铁运动。

本期文章根据刘忠范教授当天的演说整理并稍作编辑而出。中国科学院院士刘忠范二维蜂窝状显碳材料,由sp2杂化碳原子包含石墨烯是一种二维蜂窝状显碳材料。

大家所熟悉的石墨,一层一层地挤压出去,就是石墨烯。石墨烯堪称新材料之王,集众多特性于一身。它是最厚、最重的材料,同时也是最弱、最柔软的材料。

虽然石墨很软,但是单层的石墨烯材料甚至比金刚石还软。我们所熟悉的金刚石导热性很好,热导率在2000W/m?K左右,而石墨烯的热导率超过5300W/m?K。石墨烯还兼备柔性、半透明等特性,而且只有质子需要击穿。

这些优良的特性彰显了石墨烯材料十分辽阔的应用于前景,也是更有全世界眼球的根本原因。中国石墨烯产业化运动中国享有全世界尤为可观的石墨烯研发队伍,从2011年起公开发表的学术论文数量就位居世界第一。

中国公开发表论文总数已居于世界第一,来源:SCImagoGroupfromScopusdata中国申请人的石墨烯专利数量也高居全球榜首,呈圆形遥遥领先之势。中国石墨烯专利数量高居全球榜首中国正在引发一场轰轰烈烈的石墨烯产业化运动。我仍然在改版这张石墨烯产业园分布图,目前全国有将近二十个石墨烯产业园,这个数字完全每天都在快速增长之中。

无论是繁盛地区,还是偏远地区,都开建石墨烯产业园,这让我回想1958年大跃进时期的大炼钢铁运动。轰轰烈烈的石墨烯产业园建设运动只不过对于石墨烯材料来说,理想与现实差距相当大。

理想的石墨烯具备极致的蜂窝状结构,而现实的石墨烯就像一件斩衣服,由无数个石墨烯微片拼凑而出。石墨烯上有很多缺失,还有很多脏东西。因此,现实制取出来的石墨烯材料性能没那么好,价值也没那么低。套用一句网络语言,就是“理想很甜美,现实很骨感”。

我仍然指出,我们可以不懂未来,但是可以回顾历史,温故而知新。大家所熟知的碳纤维研发历史很有糅合意义。

1961年,大阪工业技术试验所进藤昭男发明者聚丙烯腈恩碳纤维制取技术,十年后的1971年日本东丽公司首度构建工业化量产,每月一吨的规模。东丽公司沿着T300、T800、T1000的标号之路大大提高碳纤维的质量,投放了1400多亿日元研发资金。

直到2003年夺得波音787合约,才确实扭亏为盈。实质上,早年的碳纤维不能做到钓鱼杆,而现在的碳纤维已沦为先进设备航空器的承托材料。

某种程度叫碳纤维,但是东西不一样,强度几乎不一样。我坚信石墨烯材料也不会回头某种程度的路,必须时间的文化底蕴,必须持续的投放,更加必须冷静。我也仍然指出,制取要求未来。

现在的石墨烯并不等同于未来的石墨烯。现在我们看一看石墨烯是怎么制取出来的。

石墨烯的制取方法石墨烯可以分为两大类,粉体石墨烯和薄膜石墨烯,制取方法有所不同,用途也几乎有所不同。前者可以称作男石墨烯,傻大黑粗;后者则是高品位的女石墨烯。当然这是笑话,无法上当。

我的团队更加多注目的是女石墨烯的制取方法。从大规模生产的角度谈,粉体石墨烯一般来说从石墨抵达制取,通过一系列的物理化学过程把石墨烯从块体石墨上挤压下来。一般这种石墨烯质量较好,但产量相当大,也较为低廉。

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目前国内生产能力已超过七千吨规模,实际产量也就百吨规模。化学气相沉积方法是规模化制取薄膜石墨烯的标准化技术,所获得的石墨烯质量很高,当然也较为喜,目前国内生产能力已超过年产百万平米量级。

北京大学在高质量石墨烯制取方面做到了大量的研究探寻,在标号石墨烯薄膜、三维粉体石墨烯、超级石墨烯玻璃以及超级石墨烯光纤等研究领域获得一系列最重要突破。


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