纳米碳材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm的碳材料。分散相既可以由碳原子组成,也可以由异种原子(非碳原子)组成,甚至可以是纳米孔。纳米碳材料主要包括四种类型:石墨烯、碳纳米管,碳纳米纤维,纳米碳球。碳元素是自然界中存在的与人类**密切相关、**重要的元素之一,它具有SP、SP2、SP3杂化的多样电子轨道特性,在加之SP2的异向性导致晶体的各向导性和其它排列的各向导性。因此以碳元素为***构成元素的碳素材料具有各式各样的性质,并且新碳素相合新碳素材料还不断被发现和人工制得。事实上,没有任何元素能像碳这样作为单一元素可形成像三维金刚石晶体、二维石墨层片、一维卡宾和碳纳米管、零维富勒烯分子等如此之多的结构与性质完全不同的物质。表1给出了碳的化学键合及其形成的各种典型有机物、无机物和碳相的例子。 常州第六元素研发生产的石墨烯矿用托辊复合材料。黑龙江石墨烯研发
石墨烯电池真的如此厉害吗?我们也无法知道,作为一个新兴产物,或许大家都对它抱有很大期望,但是我们必须要清楚,石墨烯电池仍是处于实验室的产物,技术目前难以突破,是否能够量产依然未知。正道汽车目前有六款概念车,其中都是搭载了正道集团开发的增程电力驱动系统,简单来说就是使用动力源去发电驱动电机带动车辆,同时还可以充电使用。不同的是,正道汽车所搭载的动力系统不是采用普通的发动机,而是采用微型涡轮发电机来发电,电池更是采用了正道集团宣传的超级电池,都采用了石墨烯技术,不过车展上电池并没有展示出来。根据外媒消息,正道H600**快在明年,也就是2019年推出量产版本,或许那时我们可以一睹所谓石墨烯电池真的是否如此厉害。云南石墨烯浆料石墨烯防腐浆料 与粉料相比,浆料中的石墨烯更易于分散在基体材料中。
石墨烯的研究热潮也吸引了国内外材料植被研究的兴趣,石墨烯材料的制备方法已报道的有:机械剥离法、化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法等。1、微机械剥离法2004年,Geim等***用微机械剥离法,成功地从高定向热裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)上剥离并观测到单层石墨烯。Geim研究组利用这一方法成功制备了准二维石墨烯并观测到其形貌,揭示了石墨烯二维晶体结构存在的原因。微机械剥离法可以制备出高质量石墨烯,但存在产率低和成本高的不足,不满足工业化和规模化生产要求,目前只能作为实验室小规模制备。2、化学气相沉积法化学气相沉积法(ChemicalVaporDeposition,CVD)***在规模化制备石墨烯的问题方面有了新的突破。CVD法是指反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面,进而制得固体材料的工艺技术。麻省理工学院的Kong等、韩国成均馆大学的Hong等和普渡大学的Chen等在利用CVD法制备石墨烯。他们使用的是一种以镍为基片的管状简易沉积炉,通入含碳气体,如:碳氢化合物,它在高温下分解成碳原子沉积在镍的表面,形成石墨烯,通过轻微的化学刻蚀,使石墨烯薄膜和镍片分离得到石墨烯薄膜。
石墨烯导电性能较好,且具有很高的热辐射系数,在散热涂料中添加石墨烯,通过“导热搭桥”机理,涂层的散热面积大幅增加,有助于将热源的热量快速散发。此外,漆膜中的石墨烯,还能够避免因高温造成的涂层耐老化性下降,有助于在高温环境中长期使用。石墨烯辐射的光波波长是3—15微米左右,与人体发射的红外频谱接近,所以,石墨烯能发射的“生命光波”被吸收产生温热效应,能与生物体内细胞的水分子产生***的“共振”,使人体微血管扩张,血液循环加快,促进机体的新陈代谢,提高机体的免疫能力。第六元素研发的“石墨烯重防腐涂料”,率先在国内实现了产业化应用,于2015年通过工信部组织的“科技成果鉴定”,达到“世界先进水平”。该技术目前已在国信、华润、龙源等海上风电塔筒,“京广线”陇海铁路桥梁,以及航天科工二院、中船“724所”等科研院所进行了试验性涂装。产品主要应用客户有重庆三峡、中海油、江南造船等。常州第六元素材料科技股份有限公司、中国电子科技集团公司第十四研究所、中海油常州涂料化工研究院有限公司、江苏道蓬科技有限公司联合完成的 “基于薄层石墨烯的重防腐涂料体系产业化关键技术与工程应用”项目获得2022年度江苏省科学技术三等奖。常州第六元素拥有回收/循环氧化技术等自主知识产权。
氧化-还原法制备成本低廉且容易实现,成为制备石墨烯的比较好方法,而且可以制备稳定的石墨烯悬浮液,解决了石墨烯不易分散的问题。氧化-还原法是指将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨(GO),经过超声分散制备成氧化石墨烯(单层氧化石墨),加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团,如羧基、环氧基和羟基,得到石墨烯。氧化-还原法被提出后,以其简单易行的工艺成为实验室制备石墨烯的**简便的方法,得到广大石墨烯研究者的青睐。Ruoff等发现通过加入化学物质例如二甲肼、对苯二酚、硼氢化钠(NaBH4)和液肼等除去氧化石墨烯的含氧基团,就能得到石墨烯。氧化-还原法可以制备稳定的石墨烯悬浮液,解决了石墨烯难以分散在溶剂中的问题。氧化-还原法的缺点是宏量制备容易带来废液污染和制备的石墨烯存在一定的缺陷,例如,五元环、七元环等拓扑缺陷或存在-OH基团的结构缺陷,这些将导致石墨烯部分电学性能的损失,使石墨烯的应用受到限制。 石墨烯的导热性能优异,易分散,易加工。多层石墨烯浆料
氧化石墨烯(grapheneoxide,GO):一种通过氧化石墨得到的层状材料。黑龙江石墨烯研发
这种石墨烯体材质完整地复制了泡沫金属的构造,石墨烯以无缝连接的方法组成一个全连接的总体,兼具出色的电荷传导能力、850平方米/克的比表面积、%的孔隙率以及5毫克/立方厘米的极低密度。负责该项目的**告知新闻记者,这种方式可控性好,容易放大,通过变动工艺条件可以调控石墨烯的平均层数、石墨烯网络的比表面积、密度和导电性,并且使用基体卷曲的方式他们可制备出170毫米×220毫米及更大面积的石墨烯泡沫材质。基于石墨烯泡沫与众不同的三维网络构造,中科院金属所还使用原位聚合的方式制备出石墨烯泡沫/硅橡胶复合材料,在石墨烯添加量*为%的条件下,复合材料的电导率可达10西门子/厘米,比基于化学氧化剥离法制备的相同添加量的石墨烯复合材料的电导率提高了6个数量级,也大于碳纳米管复合材料的电导率。而且这种复合材料有着很好的柔韧性和稳定性,在弯折和拉伸等条件下*有很小的电阻变化,在应力获释后可很快回复其原有形貌和电阻值,是一种完美的弹性导体材质,这一性能使其在柔性显示器、可穿戴式移动通讯装置和人造肌肤等柔性电子方面兼具空旷的应用前途。在采访终结时**强调,以多孔金属作为生长基体是石墨烯化学气相沉积法发育的一条新思路。黑龙江石墨烯研发