刘敬权很忙,除了教学和科研,他还是几家国际著名期刊的审稿人。在记者采访间隙,不断有工作电话打进来,他抱歉地表示:每天都是这种状态。刘敬权在海外学习和工作了近13年,直到2010年被青岛大学以“特聘教授”引进,成为青大化学化工和环境学院教授,2016年受聘为石墨烯应用技术创新研究院院长。他说:“中国的产业链十分完整,而且目前对人才的需求超越了任何一个时代、任何一个国家。”
受到祖国和时代的感召,刘敬权在青岛大学精心构建起了一支高层次人才团队,在被誉为“黑金”的石墨烯领域开疆拓土,加快推进科技成果转化,让青岛的石墨烯产业化跻身全国前列。
22%的石墨储量,期待科技“点石成金”
石墨烯被称之为新材料之王,超高的导电性、导热性、机械强度、透光率等特性,使之运用相当广泛,从耐火材料、电池到航空航天等高端应用,都有非常广阔的空间。坊间戏言称,石墨烯“除了不能吃,可以用于一切领域、一切产品”。
“青岛是全国天然石墨三大主产地之一,且出产以工业价值最大的鳞片石墨为主,储量约占全国的22%。”刘敬权告诉记者,这份大自然的“馈赠”,使青岛在全国的新材料新技术产业革命中占据了资源优势。但是,与全国整体情况相似,青岛的石墨产品同样存在着“低出高进”的情况,以资源型开采为主,高端石墨烯产品还有很大的开发空间,这就需要高端研发技术的支撑。
刘敬权是青岛新材料研发引入的高端人才之一。他1998年到澳大利亚留学,曾先后在新南威尔士大学、澳大利亚联邦科学与工业研究院、悉尼科技大学、美国加州大学洛杉矶分校等国际知名高校开展科研、教学工作,在碳纳米材料、功能高分子材料、生物传感器等领域颇有建树。2010年4月,青岛大学以“一层次特聘教授”相邀,刘敬权带着他在海外积累的先进的石墨烯研发技术回到青岛。同年10月,他获聘山东省泰山学者海外特聘专家。
“其实,我在国外更多的是以科研为主。而中国现在非常重视科技成果转化,回来之后,可以把我的科学技术转化为产品,更能实现它们的科研价值。”刘敬权来青大后,先后引进了德国洪堡学者许元红博士、美国布鲁克海文国家实验室牛天超博士、韩国仁荷大学张文玲博士、中科院化学研究所李晨蔚博士、山东大学李爱华博士与南京师范大学付更涛博士,并推荐团队成员李达副教授赴澳大利亚迪肯大学进行博士后深造。这支精英组成的科研团队,将会成为我市石墨烯产业的研发中坚力量,酝酿着“点石成金”的技术变革。
2012年,刘敬权与人合伙创办了华高墨烯科技股份有限公司,专注从事高品质石墨烯研发、生产、销售以及下游产品开发应用产业。公司于2016年1月在新三板成功挂牌上市。2016年,刘敬权牵头组织成立了青岛大学石墨烯应用技术创新研究院,担任院长。同年,获批成立青岛市石墨烯应用研发重点实验室。
促成全球首条石墨烯导静电轮胎下线
传统石墨烯生产制备技术相对落后,产量较低难以实现产业化,刘敬权既搞科学研究又合作创办高企,走的就是一条整合高校与企业科研资源共同创业的科技攻关之路。
刘敬权告诉记者,他曾经看到过美国一位学者的论文报道,介绍了一种机械剥离法来制备石墨烯,但是论文的描述很简略,按照相关的文献资料直接进行试验,无法取得成功。于是,他带领科研团队不断优化条件,改进配方,在一次次失败中摸索前进,终于在大半年的技术攻关之后掌握了石墨烯的机械剥离制备工艺。“一种石墨烯原料可以做不同的应用,如果改变工艺,做一些具有特殊性能、特殊品质的产品,就可以满足特殊的需要。这种绿色环保的机械剥离法制成的石墨烯成本低、导电性好,可以应用于导静电轮胎。”
去年9月,由华高墨烯公司提供高品质石墨烯,由森麒麟公司提供独特的密炼工艺和世界顶尖的工业4.0轮胎制造生产线,在世界上首次实现了石墨烯导静电轮胎的量产化。据了解,汽车静电引发的车辆自燃起火等事件时有发生,而石墨烯导静电轮胎的核心功能就是导出车体静电,采用石墨烯与胶质复合改性制备技术,克服了现有的拖曳式汽车防静电技术和装备打火花、易磨短、易脱落、不能可靠导出车体静电等缺点,通过具有导静电功能的轮胎胎面接地,实现了全时段、连续、可靠地导出车体静电。而且经测试,石墨烯导静电轮胎的导热系数是现有普通轮胎导热系数70倍以上,拉断强度比现有普通轮胎提高100%以上。
实际上,虽然石墨烯导静电轮胎听起来“高大上”,随着石墨烯制备工艺改进和成本降低,不仅可以应用于易燃易爆品运输车、电子设备专用车、军警用车等特殊车辆,也可以应用于普通家庭用车,其产业化将让老百姓享受到“黑金”新材料带来的安全感和舒适感。
刘敬权告诉记者,目前青岛石墨烯产业的发展水平至少与全国平行发展,而单层石墨烯的应用在轮胎、防腐涂料、散热膜等领域处于全国领先水平。
最新研发散热膜厚度仅有5微米
我国的石墨烯材料正处于从实验室走向产业化的关键时期,刘敬权团队的科技成果转化也正遍地开花,频结硕果。
目前,刘敬权任技术总监的华高墨烯公司已经拥有29项专利,自主研发了石墨烯粉体及分散液、氧化石墨烯等12个牌号的高品质石墨烯材料产品,并将石墨烯用于散热膜、动力电池、润滑油、防弹材料、防腐涂料和海水淡化等多个领域。2015年,在中国国际石墨烯大赛总决赛上,刘敬权团队的“石墨烯防弹材料项目”荣获亚军。他们研发的石墨烯防弹材料在防弹衣的轻量化和舒适性方面取得了巨大突破,并且极大程度提高了防弹能力。实弹打靶试验证明,与未添加石墨烯的防弹插板相比,添加石墨烯的防弹插板分层现象显著改善,背凸较小。权威性能检测表明,添加石墨烯的防弹材料拉伸强度提升25%以上,定伸强度提升100%,抗冲击能力提高40%,耐温性由120℃提高到180℃,而重量却减轻了10%-20%。
刘敬权还利用多年来在海外掌握的活性自由基聚合技术,与淄博市兴鲁化工有限公司合作,帮助企业将每年生产中所产生的5000吨丙烯酸废液直接聚合转化成聚丙烯酸溶液,可直接用于污水处理和防絮凝剂等。该项目的成功不仅解决了环境污染难题,又为企业节省了后处理成本,还每年为企业创造了1000万元的经济效益。
在记者采访当天,刘敬权的办公室里正陈列着两张极为特殊的薄膜,那是他的科研团队研发的一款超薄散热膜。目前国内的电子产品所使用的散热膜大多是人工石墨膜,厚度平均在25微米左右。而刘敬权团队的散热膜已经可以达到仅仅5微米的厚度,实现了技术上的飞跃,其导热、导电性能超过了正在使用的散热膜。
“对于科学家来说,一辈子能成就一件事,就已经很了不起了。”刘敬权说,他这辈子,就是要做好石墨烯的研发,在这轮颠覆性技术革命中取得竞争优势,拥抱这个“黑金”时代。
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