石墨烯粉體

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石墨烯纖維復合材料產業前景廣闊

2020-11-26 17:13:25

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“自2010年,英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫教授捧起諾貝爾物理學獎那一刻起,石墨烯一舉成為舉世矚目的新材料。”

目前,歐洲、美國、日本、中國等眾多國家,石墨烯粉體公司都把石墨烯列為本世紀最重要的新材料進行研究和開發,并已在新能源、電子、新材料等方面取得重要進展和初步應用效果,顯示出廣泛的應用前景。

將石墨烯與普通纖維復合,具有抗菌、抗螨蟲、抗熱、抗切割、抗靜電、抗紫外線、遠紅外發熱和傳導清涼等特殊功能,可廣泛應用于面料、服裝、家紡、針織等紡織品。目前,歐洲、美國、日本、中國等眾多國家,都把石墨烯列為本世紀最重要的新材料進行研究和開發,我國已把石墨烯作為重要戰略材料列入國家“十三五”規劃。

3月15日至17日,在上海舉行的中國國際紡織紗線展覽會上, “中國智造”的石墨烯纖維引發關注。許多專家表示,目前石墨烯的應用分為重應用和輕應用兩種,重應用需要大量資金的投入和較長周期的開發,從而根本上借助石墨烯單層原子優勢替代傳統材料,比如石墨烯在電池、半導體芯片等領域的應用,但這類應用受限于目前的技術和產量無法迅速普及,大多還停留在實驗室階段。

而石墨烯的輕應用是面向民用的、可以快速實現產品化并能夠給消費者帶來較高性價比的應用,比如石墨烯發熱和過濾。值得一提的是,目前已有企業將石墨烯應用到紡織領域。近年來,石墨烯在紡織領域的應用日益廣泛,石墨烯制備高性能紡織纖維及進行紡織品功能整理也漸成行業研究熱點。

石墨烯具有優異的抗菌性能、低溫遠紅外功能,將石墨烯整理到織物上,即可制備抗菌織物。相對于傳統的無機、有機抗菌劑,石墨烯基本沒有細胞毒性,更適合與人體皮膚直接接觸,具有親膚養膚的作用。

蘭州大學教授拜永孝認為,石墨烯織物是指石墨烯材料與普通紡織品有效結合,在保持紡織品各項基本性能的同時,具有石墨烯某一種或幾種獨特性質的紡織產品。石墨烯紡織品在導電、防輻射、防紫外線、抗菌、特殊防護和智能織物等領域都有巨大的應用前景。據了解,目前已有家紡企業開始將石墨烯進行產業化應用,并成功制造出集超強低溫遠紅外、抗菌抑菌等多種功能于一身的石墨烯健康產品,在改善微循環、促進新陳代謝方面起到了至關重要的作用。

據業內人士透漏,石墨烯在智能紡織品領域也大有發展。之所以選擇將石墨烯應用到智能紡織領域是看重了石墨烯良好的導熱性,由于石墨烯的電熱轉換效能可達99%,與其他發材料相比有優勢;其次,傳統的電阻絲發熱,容易發生短路著火、遇水聯電不安全、人體舒適感低等情況。把石墨烯嵌入到纖維結構,捻線織成的布可支持3.7V安全電壓,并可根據情況通過APP控制升溫速度及溫度。就用戶體驗來講,提升了安全性及舒適度。除了發熱速度快之外,其在發熱均勻度、發熱效率方面比碳纖維和電阻絲要一些。而作為石墨烯紡織物的柔軟、不怕折疊、可水洗的特性就更勝一籌。

中國紡織品商業協會新技術推廣應用中心主任王黎明介紹,在紡織行業,國內企業已研制出石墨烯復合纖維,并實現了工業化生產,目前處于國際領先地位。“據我所知,美國還沒有企業生產石墨烯復合纖維,他們把精力集中在航空航天、儲能電池等更尖端的領域。而我國是紡織大國,又具有較強的科技實力,所以研制石墨烯復合纖維無可厚非,而且具有很大的應用價值。”

但專家表示石墨烯復合纖維的產業化,在我國剛剛起步。南通強生石墨烯科技有限公司展臺專家客戶云集,他們的技術和產品引起了業內廣泛關注。

據介紹,強生從2009年開始,成立了由來自美國、歐盟和中國的科學家組成的研發團隊,專注石墨烯產業化和后續應用研究。經過8年多的不懈努力和深入研究,在單層石墨烯的工業化制備和石墨烯復合功能纖維材料研究及產業化生產方面,取得重大突破,其中大的一項突破在于石墨烯原料成本大幅下降。

“我們在決定開發石墨烯產業時,就堅定一定要把原料掌控在自己手里。” 南通強生董事長沙曉林告訴記者,當年剛開始進入石墨烯領域時,原料要從美國進口,“價格要每克500元,比黃金還貴。如今,在我們科研團隊的不斷努力下,每克只需要1元。”

強生歷時多年研究成功的全球最新石墨烯原料制備技術,大的進展在于采用常溫常壓的插層-剝離生產工藝,該工藝生產流程短、效率高、產品單層率高、成本低、生產過程綠色環保。“這也是我們顛覆原料成本的關鍵所在。”沙曉林說。


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