最近,美国德克萨斯大学和韩国首尔国立大学的研究人员利用石墨烯、二硫化钼、金、氧化铝和硝酸硅制备的复合物构建出了一种具有生物相容性且能够模仿人眼特性、能更好地匹配天然视网膜的人造视网膜。这其中,具有独特属性的石墨烯是制造该人造视网膜的关键核心。人造视网膜的制得,又一次展现了石墨烯的巨大作用和潜力。
自从2004年石墨烯诞生以来,关于石墨烯用途的研究就不断刷新着人们的认知,石墨烯因其具有的单原子层厚度、高载流子迁移率、高强度等特性,无论是在理论上还是在实际应用中都被广泛认为是“21世纪的革命性材料”。尽管石墨烯只有一个原子层的厚度,但它却具有超强、超柔韧和超轻的优异性能,用途甚广。
基于石墨烯极其优异的物理特性,人们对它的应用寄予厚望。短短十几年,围绕石墨烯的各项研究如雨后春笋般层出不穷且迅猛发展,并展现出极其广阔的应用前景。
近十年的理论研究表明,石墨烯在基础研究、高频电子器件、柔性显示、电化学生物传感器、新能源电池、超级电容、导热材料、航空航天等领域均有着非凡的应用潜力。
在众多潜在的应用领域中,石墨烯用于“超高效吸附材料”率先通过工业量产化实践,相关产品已落地应用并获得良好效益。
据悉,该项目是由东南大学“石墨烯‘黑金’滤材”项目团队研发,并于日前获得了第四届中国“互联网+”大学生创新创业大赛银奖。
该项目创始人毕恒昌率先发现石墨烯材料吸油但不吸水的现象,并成功研发出超轻高效吸附性能的石墨烯基海绵材料,又在此基础上完成了石墨烯基空气滤材等石墨烯过滤材料的制备和工业量产化实践。
据项目负责人王宗辉介绍,石墨烯吸附过滤产品目前主要集中在空气净化和水净化两个方面。石墨烯用于空气过滤对于污染颗粒的拦截率非常高,对于人们关心的PM2.5去除率高达99.3%,而对于更小的污染颗粒,拦截率也均在90%以上。将滤材应用于空气净化器滤芯、空调滤网、新风系统滤网等,还可以部分拦截念珠藻菌、葡萄球菌、H7N9病毒等。如果应用于防雾霾口罩,可以解决现有市场防霾口罩短期(小于1小时)易失效问题,且平均成本仅为几元。石墨烯基过滤系统用于水过滤,无需专人值守,占地小,用简单的几层膜就能替代现有的砂滤和转盘过滤设备,极大地减少了设备的体积和运行成本,而且滤出的水各项指标都能达到要求。
不久前,欧盟石墨烯旗舰计划主席Andrea C·Ferrari、英国国家石墨烯研究院主任Vladimir Falko等诸位国际石墨烯专家,实地参观了将此材料产业化的公司,并试用了相关产品,对研发团队取得的创新性成果给予了高度评价。美国在线AOL将石墨烯海绵结构点评为“将是石墨烯的首个产业化产品”。
可以说,石墨烯在过滤空气和水方面的率先产业化为石墨烯从实验室的神坛走向人们的日常生活提供了一个有利的信号,预示着石墨烯可以也必将会为人类的进步释放出巨大的能量。
2015年,我国国务院印发了《中国制造2025》,2016年,印发了《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,二者均将石墨烯产业列入其中,并作为重点发展领域之一。
在地方层面。今年5月,中国经济信息社发布《2017—2018中国石墨烯发展年度报告》,报告认为“2017-2018年,石墨烯呈现新的特点与趋势,随着低成本、高性能、规模化应用技术的突破,石墨烯将掀起一场席卷全球的产业革命”。而且,截至2017年底,全国20多个省市出台了130余条相关政策,支持石墨烯产业发展。常州、北京、深圳等地均成立了石墨烯区域创新中心,着力打通石墨烯技术研发与产业需求的关键环节。今年初,在推动新旧动能转换工作中,山东省政府大力支持石墨烯产业发展,把山东龙力生物科技股份有限公司参股公司龙聚新材料公司的“年产300吨生物基石墨烯产业化建设项目”列入山东省新旧动能转换重大项目库,作为重点发展项目予以支持。
龙力生物参股公司龙聚新材以生产功能糖、纤维乙醇及木质素后的玉米芯废渣生产生物基石墨烯,已建成年产5吨石墨烯生产线,制备的石墨烯产品在10层以下,目前已经量产。“年产300吨石墨烯产业化建设项目”已经取得了备案、环评批复以及国有建设用地使用权等手续的办理,目前外部基础建设已经基本完成,正在进一步向前推进。该项目率先采用植物秸秆的纤维素及木质素作为石墨烯制备的生物来源,通过简单工艺制备得到高品质石墨烯。项目建成后,将形成年产300吨生物基石墨烯的规模。这将有力推动国内生物质石墨烯产业化进程。
随着政府的积极介入,石墨烯产业已经初步形成政府、科研机构、研发和应用企业协同创新的“官产学研”合作对接机制,良性发展态势有助于石墨烯企业充分享受地方政策、税收优惠以及资金支持,未来工业产业化发展有望加速。
数据显示,2017年中国石墨烯产业规模达到70亿元,较2015年增长了10倍不止,2018年产业规模有增无减,中国石墨烯产业发展势头可谓迅猛。我们相信,与石墨烯有关的新技术、新应用会在不远的将来走进人们的日常生活,石墨烯染发剂、石墨烯视网膜、石墨烯导电油墨、石墨烯传感器、石墨烯电池、石墨烯穿戴设备、石墨烯导热材料等等将陆续走向市场,改变我们的生活,造福我们的生活。
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