圣泉集團(tuán)成功研制生物質(zhì)石墨烯

“目前，我們將首先把這一產(chǎn)品應(yīng)用于我們的酚醛樹脂及其下游產(chǎn)品剎車片和砂輪、軌道交通高端復(fù)合材料‘輕芯鋼’等產(chǎn)品上?！痹?9日舉行的“圣泉集團(tuán)生物質(zhì)石墨烯新技術(shù)發(fā)布會”現(xiàn)場，濟(jì)南圣泉集團(tuán)股份有限公司（以下稱“圣泉集團(tuán)”）董事長唐一林興奮地告訴記者。

此間，由圣泉集團(tuán)和黑龍江大學(xué)長江學(xué)者團(tuán)隊聯(lián)合研發(fā)的“基團(tuán)配位組裝法”工藝制備生物質(zhì)石墨烯宣告成功，同時，年產(chǎn)150噸生物質(zhì)石墨烯的中試生產(chǎn)線預(yù)計十月份試生產(chǎn)，而年設(shè)計生產(chǎn)能力為2000噸的全球首個以生物質(zhì)為原料的石墨烯工業(yè)化項目也正在立項申報中。

“隨著石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)工藝的逐步成熟完善，手機屏幕任意彎曲、電動汽車瞬間充電、電腦屏幕透明薄如白紙這些不可思議的事情將變成現(xiàn)實。石墨烯在推動全球科技進(jìn)步的同時，也有望催生出一個萬億級產(chǎn)業(yè)?！笔ト瘓F(tuán)生物質(zhì)炭材料研究所首席科學(xué)家、黑龍江大學(xué)副校長、長江學(xué)者付宏剛?cè)绱嗽u價這項技術(shù)商業(yè)價值和市場前景。

點石成金 秸稈變身生物質(zhì)石墨烯

據(jù)付宏剛介紹，石墨烯是英國曼徹斯特大學(xué)的兩位科學(xué)家安德烈·杰姆和克斯特亞·諾沃消洛夫2004年在實驗室中通過試驗發(fā)現(xiàn)的僅由一層碳原子構(gòu)成的薄片。因為其非同尋常的導(dǎo)電性能、超出鋼鐵數(shù)十倍的強度和極好的透光性，有可能在現(xiàn)代電子科技產(chǎn)業(yè)引發(fā)一場顛覆性變革，石墨烯一時引起全球科研和產(chǎn)業(yè)界的高度關(guān)注，兩位科學(xué)家也因此在2010年雙雙獲得諾貝爾物理學(xué)獎。

然而由于石墨烯制備成本過高，石墨烯領(lǐng)域的專利技術(shù)大部分還停留在科研階段。作為全球生物質(zhì)行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，圣泉集團(tuán)聯(lián)合黑龍江大學(xué)長江學(xué)者團(tuán)隊，經(jīng)過艱難的技術(shù)攻關(guān)，首創(chuàng)了以農(nóng)作物秸桿為原料的生物質(zhì)石墨烯配位組裝制備工藝，檢測結(jié)果顯示：（1）在原子力顯微鏡和透射電鏡觀察下證實其層數(shù)為10層以下；（2）拉曼光譜中G帶峰與D帶峰的峰強比大于5；（3）電導(dǎo)率超過40000 S/m。其性能堪與以石墨為原料生產(chǎn)的同類產(chǎn)品媲美。

唐一林介紹稱，圣泉集團(tuán)目前正全面整合研究資源和研究項目，已申報石墨烯相關(guān)專利30項，專利布局正在加緊進(jìn)行之中。在此基礎(chǔ)上，圣泉集團(tuán)規(guī)劃設(shè)計了全球首個以生物質(zhì)為原料生產(chǎn)石墨烯的工業(yè)化項目，生物質(zhì)制備石墨烯優(yōu)勢更加明顯，生物質(zhì)原材料十分豐富，取之不盡用之不竭，環(huán)境污染小、能耗低、生產(chǎn)成本大幅降低，產(chǎn)品分散性能更好且更易儲存，是典型的環(huán)境友好型項目。

產(chǎn)品應(yīng)用成果顯著 將大幅提升多行業(yè)競爭力

“我們將首先將石墨烯應(yīng)有到企業(yè)現(xiàn)有的產(chǎn)品上?！碧埔涣窒Ｍ?，在使用了石墨烯之后，酚醛樹脂、輕芯鋼、剎車片、砂輪、砂紙等產(chǎn)品，將因為性能的大幅度提高而具有更強的市場競爭力。

將石墨烯加入到酚醛樹脂中，固化后抗沖擊強度可提高150%，彎曲強度提高40%；加入到軌道交通新型復(fù)合材料“輕芯鋼”上，可有效提升該材料強度一倍以上，同時其抗沖擊、抗彎曲性能和耐磨性均有顯著提升，且無毒、氣體釋放量小，適宜大量使用在高鐵、汽車、輪船、飛機等高端內(nèi)飾材料上。

目前在橡膠、皮革和塑料上的應(yīng)用已經(jīng)取得顯著成果。據(jù)山東理工大學(xué)與圣泉集團(tuán)共同出具的檢測報告顯示，在橡膠中添加1.5%的石墨烯，拉伸強度提高了90%，在PVB中添加1%石墨烯，拉伸強度提高了120%，在橡膠中添加10%的石墨烯，電導(dǎo)率提高了1000倍以上；將石墨烯加入到皮革中，能有效增加強度，提高防火性能，同時自然具有防靜電性能，目前僅在皮革表面PU層的的市場用量達(dá)到100萬噸，加入1%的石墨烯，需求達(dá)一萬噸；尤其在急需提升品質(zhì)的汽車內(nèi)飾皮革材料中加入石墨烯，可有效提高防火等級，材料強度、抗耐磨度、抗撕裂度、柔軟度和光澤度等均有顯著提升。

而在可預(yù)見的一段時間內(nèi)，最有可能因為石墨烯的廣泛應(yīng)用而被改寫發(fā)展史的，將是汽車產(chǎn)業(yè)。用在剎車片上，磨損率大幅降低，同時在高溫下保證了摩擦系數(shù)的穩(wěn)定；加到輪胎上，可增加輪胎強度，有效延長輪胎使用壽命；用在汽車濾紙行業(yè)，其具備的良好散熱性和超強導(dǎo)電性，可確保及時釋放靜電荷，減少因劇烈摩擦引起的溫度驟升；下一步將研發(fā)用石墨烯加入電池電極材料中解決傳統(tǒng)鉛酸電池大電流充放電、壽命短的問題，同時解決傳統(tǒng)鋰電池充電速度慢、超級電容器蓄電能力差的問題……付宏剛認(rèn)為，這對于中國未來若干年內(nèi)保持在電動汽車研發(fā)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位意義深遠(yuǎn)。

突破價格瓶頸 力推產(chǎn)業(yè)升級浪潮

據(jù)了解，由于石墨烯領(lǐng)域的專利技術(shù)大部分還停留在科研階段，制備普遍成本過高，很難實現(xiàn)工業(yè)化商業(yè)生產(chǎn)，市場價格在200元/克左右，這在一定程度上限制了石墨烯的大規(guī)模廣泛使用。

源于其作為原料的農(nóng)作物秸桿的來源廣泛和價格低廉和進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)狀態(tài)后的充分量產(chǎn)，利器在手的圣泉集團(tuán)從此可以以足夠的底氣，從容地重新架構(gòu)企業(yè)的競爭優(yōu)勢。

“中國生產(chǎn)的砂輪，在國外市場上只賣到其他國家同類產(chǎn)品1/5的價格。如果能夠通過石墨烯提高性能，哪怕咱和人家同樣價格出售，那我們的效益也將非常可觀了?！碧埔涣钟幸鈴母纳乒井?dāng)下的產(chǎn)品性能入手，打破石墨烯目前這種曲高和寡的市場狀態(tài)，而接下來，他們給予市場的將是一個石破天驚式的震撼。“2000噸的年產(chǎn)量，我們將自用1000噸，剩下的有意以1元/克的價格供應(yīng)市場?！?/span>

如此低廉的價格，將使石墨烯輕松突破市場瓶頸，給市場帶來顛覆性的影響。一方面，圣泉石墨烯科技研發(fā)的示范性作用對于圣泉企業(yè)效益提升效果明顯，圣泉5000多家客戶企業(yè)也將因此受益匪淺；另一方面，隨著其在更多產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，將引發(fā)一場新的材料革命，對于改變中國產(chǎn)品在國際市場上價低質(zhì)低的落后狀態(tài)，提升中國產(chǎn)品的國際品牌形象，實現(xiàn)我國制造業(yè)的強國夢影響深遠(yuǎn)。