石墨烯:神奇材料 产业新“燃”点
最近福建省石墨烯产业发展规划出炉,成为国内第一部省级石墨烯专项规划,晋江被列为石墨烯产业集聚区。近年来,被看做“新材料之王”的石墨烯变身产业网红,石墨烯产业化研究和应用纷纷展开。那么石墨烯有什么神奇之处,在晋江,石墨烯的研究应用又有哪些进展呢,未来石墨烯的应用将给产业带来什么新图景呢?
主持人 伍璟:我打算买一双拖鞋,在逛街的时候我发现这里有一个自动贩卖机,我打算试一下,首先我选择我喜欢的款式,再选择鞋码。
主持人 伍璟:不到五分钟的打印和简单的组装之后,我买的这双拖鞋就已经成型了,看着拖鞋和普通的差不了多少,但是其中就加入了 高科技石墨烯的元素,那么加入石墨烯有什么不一样呢,我们来采访宝峰时尚的客服小吴。。
宝峰时尚客服 吴美丽 :因为加入了石墨烯耐磨性比一般的拖鞋更持久,密度比较小,会更轻,另外石墨烯还有杀菌的作用。
石墨烯+拖鞋,高深神秘的新材料正在走入人们的生活。那么石墨烯到底是什么呢?
主持人 伍璟: 实际上,石墨烯是从石墨中剥离出来 用铅笔在纸上划几道,这些痕迹里就有无数层的石墨烯。石墨烯是由碳原子组成的二维晶体,碳原子就像铁丝网围栏一样排列,它的厚度只有头发丝的20万分之一,却是目前世界上最薄,最坚韧的材料,石墨烯的发现者之一,物理学家安德烈海姆这样描述石墨烯:石墨烯对很多人来说,就像爱丽丝仙境一样,非常神奇。
华侨大学的陈国华教授十多年来一直从事石墨烯的研究,在他的实验室,我们看到石墨烯在电子显微镜下的图景。
华侨大学材料学院 陈国华教授 这个是很薄的一个片,但还是团聚,整体可以看出来已经很薄了,这是扫描电子显微镜(看到)。我们还有更好的设备,更细微的是用到其他技术,还有透视电子显微镜,可以看到单层,或者几层的石墨烯。
石墨烯的理论厚度0.34纳米,仅为头发丝的20万分之一, 1克石墨烯可以覆盖一个足球场;它的强度为钢的200倍,如果把一片像食品保鲜膜一样厚度的石墨烯覆盖在一只杯子上,想用一支铅笔戳穿它,需要一头大象的重量压在铅笔上。
福建海西石墨烯产业技术研究院首席科学家许志 这个东西发现以后是我们人类已知的唯一的稳定的二维材料,因为这个二维材料出现了以后它有很多特殊的特性,单层的石墨烯电子在里面跑得特别快,在平面里面散热性能特别好。然后它还有非常好的光学性能,一些电学性能,所以这个东西我们认为有很大的潜在的运用。因为一旦新材料出现以后,我们认为材料出现是产业腾飞的基础,当你新的材料出现再和别的材料复合在一起,一加一是远远大于二的。
由于这些特性,石墨烯被称为“黑金”、“新材料之王”,科学家甚至预言石墨烯将成为“彻底改变21世纪”的“黑科技”,他的应用开发有可能掀起一场新产业新技术革命。在晋江,石墨烯的研究和应用也已经起步。
主持人 伍璟: 海峡石墨烯产业技术研究院,可以说是晋江石墨烯产业的发动机,在这里,石墨烯这种神奇的材料,正在和产业融合,一系列令人耳目一新的产业化应用将从这里走进人们的日常生活。
这一款看上去很普通的空气净化器,实际上运用了石墨烯空气净化技术。
福建海峡石墨烯产业技术研究院院长 肖炳烜 它主要是应用石墨烯杀菌的原理,结合光催化,是我们第四代的空气净化技术。大概一个小时,比如说我们这种一小时内,这种三十立方的空间。大概(降)甲醛的效率,除甲醛的效果会达到90%以上。还是非常高的。
除了空气净化器,这个研究院还有哪些关于石墨烯的黑科技呢?肖炳烜向我们介绍了这个获得福建省石墨烯专项资金资助的项目——高透气防水膜,这种材料,顾名思义,透气率非常高,但同时也可以防水。
福建海峡石墨烯产业技术研究院院长 肖炳烜 简易的一个实验,可以看到它这个水不会漏下去,但是它这个气泡可以冒上来。它是一种高分子材料,里面经过特殊的处理。 比如说在特种服装,在超轻鞋面,还有在很多,比如我们需要用到的,又有防水功能又需要透气的这些材料里面。这空间非常大。
利用石墨烯,未来甚至还可以检测肿瘤。
福建海峡石墨烯产业技术研究院院长 肖炳烜 (另外一个资助的项目就是石墨烯生物传感器,它就是运用石墨烯一些特殊的原理,能够提高传感器的灵敏度,可以实现快速的,对微量元素的检测,比如说我们未来在肿瘤物的检测,比如说在农药残留物的检测,这个应用面也非常广
主持人 伍璟:几千年来,人们穿衣不仅要求可以遮体避寒,还要穿得舒适,穿得漂亮,甚至对服装的功能性要求越来越高,当石墨烯和服装相遇,会碰撞出什么火花呢?
龙峰国际这款和中国石墨烯产业联盟共同开发的防护服石墨烯面料,在抗菌防螨,热能隔绝等方面,和普通防护服相比,具备了更加优异的性能。
龙峰国际集团副总经理 卫巍 我们现在所看到的这个纬线的部分,这个灰色的纱线就是织入了石墨烯的纱线。 普通的抗菌的话,一般来讲在65%,都是属于比较优良的抗菌效果。石墨烯的这种面料,它的抗菌性可以达到95%。这个是同级别的抗菌材料无法比拟的优势。 第二就是在防螨,防螨方面也是非常优良的,防螨的效果也达到了98%。
除了增强性能,石墨烯在智能穿戴上,也带来了想象空间。
龙峰国际集团副总经理 卫巍 这一款的面料主要就是跟石墨烯的储能条去进行结合。这个里面如果织入了石墨烯的软片,储能条,它可以背包上背一个小小的石墨烯太阳能面板,它就可以源源不断地有电能存储到这里面。存储完了,需要用的时候,需要使用的时候,它会有一个USB的接口转换。 它就可以把它这个存储的电能把它转化出来,再用到电能,或者手机续航的电池,或者一些照明使用,都可以用得上。
这个神奇的材料还有哪些应用呢?这次我们来到华侨大学的石墨烯粉体及复合材料工程技术研究中心,研究人员向我们展示石墨烯的导热性能,研究人员利用热成像仪,将等温状态下的普通材料和含有石墨烯的材料一起加热,检测石墨烯的散热效果。
主持人 伍璟:有石墨烯的这个在仪器里是蓝色的,没有石墨烯的这个普通材料一下子温度就提高了,我们可以看到仪器里两个颜色对比非常明显?这个是说明什么。
研究人员:石墨烯感应以后导热性好。散热能力比较强。 这个应用在电子方面,现在有很多LED,集成性能很高,对散热要求较高,所以通过这个,提高电子产品的寿命。
华侨大学教授陈国华介绍,近年来石墨烯的产业应用热点很多,在复合材料、电子信息、能源、甚至环保健康等领域都有很大的应用空间。
华侨大学材料学院教授 陈国华 导电油墨也是一个复合材料方面的用途,也很多人研究,防腐蚀的涂料,在船舶上,有很多应用,用得比较多,轮胎上使用,也是防静电散热。
这个实验室目前已经和多家企业合作展开石墨烯的应用研究,晋江成昌鞋材就与他们签订了五年合作协议。这几名年轻的研究生就加入了成昌的研发团队。
成昌鞋材总经理庄国清 石墨烯确实它是由一些好的特性,运用在我们鞋材这块还是未来有一个突破性。
福建海峡石墨烯产业技术研究院院长 肖炳烜 晋江传统的优势产业,鞋服产业非常发达,这些都可以和石墨烯这个新材料新技术结合起来,促进传统产业的转型升级。另外一个晋江也有像集成电路,光伏,这些高端的技术项目。那么和石墨烯的应用也有很大的空间。
我国石墨烯企业已突破千家,产业化应用不断加速,预计到2020年,我国石墨烯产业占全球比重将达到一半以上,市场规模突破800亿元。据初步预测,,石墨烯将带动形成万亿级下游应用产业。
海峡石墨烯产业研究所院院长肖炳烜 石墨烯产业,大家现在都寄予厚望,有的专家说是处在一个爆发的前夜,也希望不管是产业界也好,或者政府也好,或者我们普通的消费者,能够给它更多的一些时间。 因为一个新材料新技术从开发到应用还是需要一定的时间,它有一个研发的规律。
想象未来,你可能用着可以弯曲屏幕的手机,穿着石墨烯的智能服装,喝着石墨烯淡化过的海水,开着装有石墨烯电池的新能源汽车。从黑铁时代到煤炭时代,如今人们认为未来是属于石墨烯时代,这个神奇的材料将如何改变我们的生活,让我们拭目以待吧