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100吨石墨烯生产线河北投产
或许有一天,你会把触屏平板电脑三折两叠塞进口袋;用几秒钟将手机充满电,用上半个月不用再充;乘坐超轻型飞机,驾驶轻型汽车,甚至登上人类梦想的上万英里的太空电梯……
所有这些美妙梦想,都来源于一种特殊材料——石墨烯。
“石墨烯是一种以石墨为原料的纳米材料,它是迄今为止世界上已知材料中最轻、最薄、最硬的韧性材料,具有高导电、高强度、高导热、高比表面积等特点。”4月2日,长期关注石墨烯发展的唐山建华实业集团总裁孟英表示,这种超凡的新材料必将在电动汽车、电子信息等多个领域带来革命性变革,有望成为下一个万亿级的产业。
“我们率先研发出一种新的石墨烯制备方法,适用于低成本大批量规模生产。”自去年年底,建华实业在河北省投产首条年产50万克石墨烯生产线之后,目前一条年产100吨的生产线正在紧张组装中,将于5月底正式投产。对于这一令人期待的石墨烯量产技术新突破,孟英感到,它将为新型工业化发展带来巨大空间。
5小时到30分钟的颠覆
破解锂电池充电瓶颈,掀起电动汽车领域革命
充电仅需5小时便可行驶500公里,今年年初,特拉斯在国内的上市可谓是“冬天里的一把火”,掀起电动汽车领域的一场革命。
虽然电池技术向前迈出一大步,但仍存在跑上一会儿需要停下来充5小时电的尴尬,充电时间长依然是锂电池难以逾越的鸿沟。被视为汽车未来发展方向的电动汽车,因为无法解决这道瓶颈难题,多年来一直在推广道路上举步不前。
“这扇大门,将由石墨烯开启。”和很多业内专家一样,孟英非常看好石墨烯在能源领域的应用,公司的科研团队正在进行石墨烯基超级电容和电池的研发。石墨烯电池一旦问世,有望将电池容量增加1.5倍,充电时间缩短至几十分钟。使用石墨烯基超级电容替代电池,充放电时间最短甚至可以达到几秒钟。
“这也就意味着,以后给电动汽车充电比加油时间还短,这将为电动汽车领域带来一场颠覆性革命。”孟英表示,目前他们正在布局石墨烯基电容电池生产线,预计将于今年12月底正式投产。
在唐山建华实业集团生产基地,记者领略了石墨烯的“神奇”——虽然与石墨同出一源,却与我们平时所见的铅笔芯相差甚远,石墨烯微片更像是棉花一样的黑色絮状物,它薄如蝉翼、轻若鸿毛,仅仅180克就能盛满一个容量50升的白色塑料桶。
孟英解释说,石墨烯电池之所以充放电速度快、储能大,就是利用了石墨烯材料的高比表面积、高导电特性,石墨烯材料的导电性能是铜的10至100倍。传统锂电池如果快速充放电,必然导致电流增大,而电流过大会引起电池发热而缩短使用寿命,甚至引发爆炸。利用石墨烯的特性将其添加到锂电池的正负极材料中,有望解决这一弊端。
孟英解释说,锂电池的工作过程,就是锂离子从正极到负极往返摆动的过程。把石墨烯添加到正极材料中,可以提高正极材料的导电能力,增加电池的放电倍率,加快电池的充放电速度。把石墨烯添加到负极材料中,则可以提高容纳锂离子的能力,增加储电容量。
“石墨烯的轰动,是因为它创造了诸多纪录,石墨烯一系列神秘的特殊性让人们对它的应用充满幻想。”孟英这样描述,石墨烯还是世上最薄、强度最高的材料,它只有0.34纳米厚,二十万层石墨烯叠加起来的厚度大概等于一根头发丝的直径。它比钻石还坚硬,强度比世界上最好的钢材还要高上100倍。该材料几乎完全透光,透光率在97%以上,有望被用于制造新一代高性能电子学器件。
目前,该公司近四十人的团队正在致力于石墨烯下游产业链的开发及应用,同时开发的产品有十几种。据介绍,石墨烯在电子、航天、军工、新能源、新材料等领域有着无比广阔的应用潜力:凭借石墨烯优良的电学性能,它将是最具潜力取代硅制作超微型晶体管的新型材料,未来计算机的运行速度有望提高10至100倍;其轻盈坚韧的特性,又是制作超轻防弹衣、超轻飞机材料的首选;利用纳米技术还可以把石墨烯制成一种DNA感测器,用来探测DNA链的旋转和位置结构,为基因组测序技术开辟一条新路径;石墨烯还可以制成抗菌材料,在杀菌的同时不损伤细胞。
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