國家主席習近平23日訪問曼徹斯特大學,參觀石墨烯研究院。石墨烯這一人們視為“引領未來”的新材料有哪些獨特價值,產業化前景如何?記者23日采訪了浙江大學高分子系教授高超,他領導的團隊曾利用石墨烯制備出“碳海綿”,創造了2013年全球最輕材料的紀錄。
石墨烯的發明者是曼徹斯特大學科學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖羅夫,2004年,他們用膠帶一層一層把石墨變薄,得到了只有一個碳原子厚度的單層石墨。石墨烯極薄,又具有極佳的強度、導電性、導熱性等物理性能。兩人因此獲得2010年諾貝爾物理學獎。
高超說,石墨烯發明后,各國科學家在其上下游展開深入研究:如何多快好省地制備原料;如何制造石墨烯纖維、薄膜等材料以及如何將材料進一步用于蓄電池、可穿戴設備等器件的制造。目前,中英兩國均位居世界上石墨烯科研最為領先的國家之列。
曼徹斯特大學一直是全球石墨烯研究重鎮。高超介紹,曼徹斯特大學注重拓展石墨烯學術研究前沿,在研發各類新奇的石墨烯器件上尤具自身特色。“如2014年底,安德烈·蓋姆就提出一項新發現:石墨烯雖然不透水,卻能讓質子通過,因此可以作為把氫氣從空氣中分離的過濾網,用在燃料電池里。相關成果發表在《自然》雜志上。”高超說,石墨烯一般需要和其他材料相結合才能制成新型器件,曼徹斯特大學的研究有助于在原理和工藝上探索這種結合的可能性。
今年6月,曼徹斯特大學還主辦了“石墨烯周”,吸引眾多中小企業家和產業界其他人士前來,以發現與世界一流研究人員進行合作的重要機會。
中國在石墨烯領域的優勢更多地體現在應用研究上。比如,作為原料的單層石墨烯長期缺乏快捷、安全的工業制備方法,而高超團隊找到一種更加優越的氧化劑,使單層石墨烯的制備時間從10小時減少到1小時,制備過程中不產生有害物質,從而極大地降低了工業生產的成本。
我省寧波在石墨烯領域的產學研合作上也取得了良好成效。中科院寧波材料所在2008年就從美國引進劉兆平博士,組建石墨烯專業研究團隊,歷時4年,發現了新的化學剝離技術,使石墨烯從實驗室走上工業化生產線。2011年,設計建成年產30噸的石墨烯中試生產線。2013年,寧波材料所培育的寧波墨西科技有限公司首期年產300噸的石墨烯生產線建成投產。2014年 “寧波市石墨烯產業產學研技術創新聯盟” 成立,并組織發布了《寧波市石墨烯技術創新和產業發展中長期規劃(2014-2023)》,石墨烯在寧波未來的產業化發展前景看好。
高超表示,人類想進入“石墨烯時代”,享受其廣泛應用于蓄電池、智能手機和交通工具等帶來的福利,還有大量的技術問題有待突破,需要政府持續投入資源,也需要企業界耐心培育技術直到其成熟:這也是曼徹斯特大學向我們提供的有益經驗。
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