中国国际石墨烯创新大会开幕式
11月19日,“2022(第九届)中国国际石墨烯创新大会”开幕仪式在上海召开。大会邀请石墨烯诺奖、顶级院士专家、政策分析大咖、行业领袖等来自30多个国家和地区的200位全球碳材料领域嘉宾,聚焦科技成果转化、国际合作、产业链供应链三个方面,促进国内外石墨烯产业发展,助力我国的石墨烯企业走出国门,营造全球影响力。
会上,高烯科技“高导热-石墨烯基碳纤维”重磅发布,国家新材料产业发展专家咨询委员会委员、石墨烯产业技术创新战略联盟理事长李义春为其揭幕。
李义春评价道:“石墨烯从诞生的那一刻起,人类就给它赋予了两个梦想,一个是打破硅基进入碳基时代,另一个就是用石墨烯做成纯碳纤维。未来的太空电梯,就是要靠石墨烯纤维来支撑的,因它的强度、刚度等卓越的性能可以满足这个构想。今天,高烯科技‘高导热-石墨烯基碳纤维’的诞生,虽是碳纤维探索上的一小步,但却是石墨烯产业发展史上的一大步!”
高烯“高导热-石墨烯基碳纤维”重磅发布
“高导热-石墨烯基碳纤维”是高烯科技给全球石墨烯产业带来的一项具有重大变革意义的中国原创技术。
它是高烯科技自主研发生产的一种结构功能一体化碳纤维新品种。石墨烯纤维强而韧,可打结,可编织,其打结图曾入选《自然》杂志2011年度全球最具影响力图像之一,并被自然新闻高度评价,认为“石墨烯多项物理性能优异,但要驾驭这些性能,必须找到能将纳米级粒子转化为宏观材料的方法。”来自浙江大学的高超和许震实现了这一愿望。
高导热-石墨烯基碳纤维“四新”技术优势
1) 新路线
2011年,高超教授提出了“石墨烯纤维”的概念,带领团队跳出了“石油→中间相沥青→高导热碳纤维”的传统路线,大胆创新,跳出固有框架,建立原创新理论,开辟独特的技术路线:石墨→单层氧化石墨烯液晶→高导热石墨烯基碳纤维。
2011年高超团队在《Nature Communications》上发表关于石墨烯基碳纤维的论文《Graphene chiral liquid crystals and macroscopic assembled fibres》
2) 新原理
在传统碳纤维“分子裂解融合”机制外,高超教授团队建立了“片-片互锁组装”新理论模型。
石墨烯基碳纤维的联合发明人,浙江大学许震特聘研究员认为,传统碳纤维是“链-链缠结”模型,晶区小、晶界缺陷多,难以实现较高的导热性。而石墨烯基碳纤维是“片-片互锁”模型,分子间力、电、热的传导性能更好,为实现碳纤维的高导热提供了可能。
石墨烯基碳纤维与传统高分子制备碳纤维工艺对比
3) 新体系
十年间,高超教授带领团队在依托公司“原创知识产权体系和技术体系”基础上,通过自有生产线上产出的“纺丝级”单层氧化石墨烯,构建了二维大分子成纤理论模型,相继攻克了“纺丝级原料量产”、“缺陷控制”、“塑化拉伸”等技术难题,于2021年成功制备出高性能石墨烯基碳纤维丝束,为规模化生产奠定了基础。相关成果获得国家自然基金委重大项目资助,并荣获2021年度浙江省自然科学奖一等奖。
德烯科技集团创始人浙江大学高超教授团队
喜获2021年度浙江省自然科学奖一等奖
4) 新性能
石墨烯基碳纤维突破了传统碳纤维的小晶筹局限,可以实现大晶筹,达到结构功能一体化。
高导热-石墨烯基碳纤维的多项技术指标领先全球:其导热系数达1200-1400 W/mk,高于美国氰特公司沥青基王牌高导热碳纤维K1100的950 W/mk,远高于日本三菱化学沥青基碳纤维的800 W/mk;伸长率达1.1-2.8%,超过沥青基碳纤维的0.3-0.4%,可编织性更好;拉伸模量达400-800 GPa、拉伸强度达3-5 GPa。因此,这是一种极具潜力的结构功能一体化新型碳纤维,是未来航空航天重要装备的关键材料,也是动力装备更快、更高、更轻,永恒追求不可或缺的理想材料,在航空航天、轨道交通、新能源汽车等领域具有广阔应用前景。
高导热-石墨烯基碳纤维的广阔应用前景
创新驱动发展战略,只有发展更先进的技术,才能保障经济安全和国防安全。
高烯科技采用“全单层氧化石墨烯+石墨烯纤维制备原创技术”,从理论到实践皆是原创。全链条的自主知识产权、高端技术壁垒将助力我国突破《巴黎统筹委员议》及《瓦森纳协议》带来的对碳纤维,特别是中间相沥青基碳纤维及其复合材料技术、生产设备的长期封锁和垄断,为我国关键材料自主自控提供了重要路径,对国内乃至全世界的碳纤维行业及石墨烯产业具有标志性的重大意义,是真正意义上的“大国新材”!
板凳要坐十年冷,铁杵成针刺破天。从单层氧化石墨烯的小试到量产,从石墨烯纤维单丝到丝束,从性能指标的徘徊不前到不断攀升,每一次突破的背后,是高超教授对中国原创科技的坚守,是团队对石墨烯事业十年如一日的无尽热爱。
展望未来,石墨烯基碳纤维技术的攻克,将带来工程、装备、控制、复材等一系列相关领域的变革,踏上新征程,走向星辰大海!
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