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石墨烯,新材料“明星”有何神奇?

2023年11月03日11:00 |
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今年中秋国庆假期,石墨烯电池成为两轮电动车市场新锐,为雅迪等行业头部品牌带来火爆销售额。不久前,浙江大学又研制出新型石墨烯电池,快充1.1秒即可充满电,频繁充电不影响使用寿命,用于智能手机时即使每天充电多次也能让电池使用几十年。被誉为新材料“明星”的石墨烯,是一种由碳原子组成六角形呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料,正在国民经济各领域发挥着重要作用。

石墨烯到底有何神奇之处?中国石墨烯产业涌现出哪些亮点?石墨烯将如何改变生产生活?

“石墨烯是目前发现的最轻、最薄、最硬且柔性、透明、导电的材料。”国家石墨烯创新中心主任刘兆平介绍,石墨烯具有优异的导电性和导热性,载流子迁移率是硅的10倍,有望用于制造超高比能动力电池和超高频率芯片;其导热性能优于碳纳米管,有望成为电子产品的新一代导热散热材料;它的硬度超过金刚石,强度是钢的100倍,具有极高的透光率和比表面积,可用于柔性显示和海水淡化等领域;作为硅基芯片的一种可能替代路线,由石墨烯材料制造的“碳基芯片”展现出迷人前景。

工业和信息化部2015年公布的《中国制造2025重点领域技术路线图》指出,石墨烯材料集多种优异性能于一体,是主导未来高科技竞争的超级材料,广泛应用于电子信息、新能源、航空航天以及柔性电子等领域,可极大推动相关产业的快速发展和升级换代,市场前景巨大,有望催生产业规模千亿元。

具体应用方面,石墨烯在业界有哪些“用武之地”?据介绍,从石墨烯涂层防雾膜制成的护目镜,到应用于深海工程、海上风电的石墨烯防腐涂料,再到用石墨烯改性纤维制成的抗紫外、改善微循环和抑菌的纺织品……新材料“明星”均有良好表现。

石墨烯还可与铜箔、铜线等复合制成“超级铜”,其导电性能优于银。“如果全国10%的电机用上超级铜材料替换,那么全国一年可节省电能185亿千瓦时,约等于葛洲坝电站一年的发电量。”刘兆平说。

国家石墨烯创新中心副主任周旭峰介绍,中心研发的石墨烯铜基复合材料,具有比银更高的电导率,有望引领导电铜材的技术变革,突破电机能效提升瓶颈,驱动中国新一代高效能电机技术达到世界领先水平,满足交通运输与工业领域对于高端电机技术革新与国产化的需求,打造高效电力能源系统。

截至目前,随着多项技术成果转移转化,国家石墨烯创新中心已在宁波市镇海区孵化出柔碳电子、烯材暖科技等一批石墨烯电热元件开发和应用企业。刘兆平介绍,国家石墨烯创新中心依据国内石墨烯产业发展现状与趋势,从规模化制备、产业化应用、行业质量等三个方面制定了石墨烯产业技术路线图。“未来,中心将聚焦新能源、航空航天、海洋工程等重点领域,开展共性技术研发攻关,推进技术转移扩散和首次商业化,全力提升石墨烯产业技术创新能力。”刘兆平说。

(责编:李思玥、谢龙)

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