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新型碳納米復合材料給你熱炕頭的溫暖

2021-04-07 10:47:26 來源：科技日報

石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構新材料，它輕如空氣，又堅比鋼鐵。有了石墨烯，可彎曲折疊的屏幕、更薄更耐用的電池、更小的處理器都不再是幻想。

石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構新材料，它輕如空氣，又堅比鋼鐵，以其優異的導電性、透光性和強韌度，將在電子、能源、環境等多個領域發揮非常大的應用潛力。

有了石墨烯，可彎曲折疊的屏幕、更薄更耐用的電池、更小的處理器都不再是幻想。記者4月1日走訪廈門石墨烯孵化基地發現，一批打破國際壟斷、填補空白、具備核心技術的企業，基于石墨烯研發出發熱長椅、航天器電池、碳基凈化材料，逐漸成長為石墨烯產業界的“參天大樹”。

新型碳納米復合材料在寒冷天氣給你熱炕頭的溫暖

在廈門中易宏普納米科技有限公司（以下簡稱中易宏普），技術人員坐在公司自主研發的石墨烯玻璃發熱長椅上，這種長椅可以噴涂各種圖案，將廣泛應用在城市里主要的公交車站、公園、旅游景點等場所。

“石墨烯玻璃發熱長椅不但可以發熱，而且節約能耗、抗菌。冬季寒冷天氣人們坐上去會享受到北方熱炕頭的溫暖。”中易宏普有關負責人介紹說。

石墨烯產業被我國列為“先導產業”，正引領著新一輪的科技革命與產業變革。當前，石墨烯發熱產品主要依靠發熱薄膜發熱。然而，薄膜本身是一種塑料產品，因此在受熱的過程中，會產生熱脹冷縮反應導致壽命短、性能衰減及耗電增加等問題。

“我們發現石墨烯和碳納米管都是碳元素的同素異形體，都擁有各自的神奇特性。石墨烯作為片狀結構，在橫向上的超導性能十分優越，而碳納米管正好相反，在縱向上的超導性能可與石墨烯形成互補。”中易宏普有關技術人員告訴記者，研究人員將兩者進行有效的結合，形成了超導性能更加卓越的新型碳納米復合材料，并通過特種工藝直接噴涂在玻璃上發熱。

該技術屬于全球首創，目前產品已實現產業化。落地廈門火炬石墨烯孵化器短短一年間，中易宏普便取得了一系列重要進展：獲得韓國2020年新技術—新產品認證大獎；石墨烯滲透鋅粉重防腐涂料在國家航材院完成了各項相關檢測，下一步將投建整條大規模生產線，為科研院所提供石墨烯滲透鋅粉重防腐涂料。

功能性材料氟化碳讓鋰電池兼顧“雙高”性能

廈門弗能科技有限公司（以下簡稱弗能科技）是廈門火炬石墨烯新材料專業孵化器引進的一家先進碳材料企業。走進弗能科技生產車間，記者看到了一排排整齊擺放的高溫氟化設備，幾名研發人員正緊張地盯著控制面板，關注著生產參數的變化，高溫反應爐內正在生產國家緊缺的功能性材料——氟化碳。“長期以來，該領域主要技術掌握在美、日等發達國家手里，我們有望率先實現該材料的國產化。”弗能科技有關負責人告訴記者。

氟化碳是目前世界上理論能量密度最高的原電池固態正極材料，在電子器件、生物醫學和裝備電源等領域有廣闊應用前景。合成氟化碳具有一定的危險性，國際主流的氟化碳材料難以兼顧“能量密度高”和“功率密度高”兩項“雙高”要求，我國在該領域起步較晚，相關研究及產業結構缺失。

瞄準新型氟化碳材料的規模化制備，經過多年技術攻關，弗能科技技術團隊形成具有我國自主知識產權的氟化碳規模化制備技術，實現了核心材料國產化，滿足了新一代小型化、混合化、群體化、遠程化、智能化航天裝備對“雙高”鋰電池的需求。

“目前，企業已完成700多平方米的研發實驗室建設，完成功率氟化碳材料長程和局部結構、三維導電網絡構建等制備技術研究，突破現有高功率氟化碳材料高溫定向氟化制備技術。”弗能科技有關負責人透露，2021年，公司計劃投入2000萬元，建設年產5噸氟化碳及納米氟化碳生產線，實現氟化碳材料的國產化。

石墨烯電磁屏蔽薄膜抑制5G時代電磁干擾和輻射

在偌大寬敞的研發車間，科炭（廈門）新材料有限公司（以下簡稱科炭）的研發工程師們緊張有序地忙碌著，新型碳基材料的生產線上，一桶桶高純度的氧化石墨烯漿料、一盒盒新型石墨烯電磁屏蔽薄膜材料有序地輸送到車間外……

“這是高效石墨烯屏蔽材料系列，具有輕薄、柔韌可折疊、耐燃耐腐蝕等顯著優勢，可滿足電子產品、國防航天裝備、電力電纜不同應用場景的需求。”科炭有關負責人介紹說。

5G時代來臨，新一代高度集成、高功率和高頻電子器件數量急劇增加，電磁干擾和輻射問題日益突出。開發高性能電磁屏蔽材料是抑制電磁干擾和污染的重要手段，也是保證電子設備正常運轉不可或缺的組件。

然而，當前國內屏蔽材料性能低、產品單一，高端屏蔽材料依賴進口。因此，開發集質量輕、厚度小、柔韌性好、屏蔽性能優于一體的新型電磁屏蔽材料迫在眉睫。

為此，科炭研發團隊創新性開發了擁有自主知識產權的抑制石墨烯堆垛和團聚技術、超薄屏蔽膜制備技術等核心關鍵技術，研制了石墨烯—活性碳復合材料、超薄石墨烯膜和高彈性多孔石墨烯膜等高效屏蔽材料。當前，公司載銀活性碳材料已陸續在飛利浦等廠家凈化產品上使用，柔性石墨烯屏蔽薄膜也將用于手機等電子通信產品。（謝開飛）

標簽：石墨烯納米復合材料