改性石墨烯常见问题

石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的准二维材料，所以又叫做单原子层石墨。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法，薄膜生产方法为化学气相沉积法（CVD）。由于其十分良好的强度、柔韧、导电、导热、光学特性，在物理学、材料学、电子信息、计算机、航空航天等领域都得到了长足的发展。常州第六元素建有自动控制规模化生产线，市场占有率居国内外前列。改性石墨烯常见问题

第六元素即将新三板上市或将推动市场对石墨烯板块投资的关注度。公司主营石墨烯生产。全名为常州第六元素材料科技股份有限公司，注册资金5000万元。截至目前，公司采用氧化还原法制备石墨烯粉体的工艺已经成熟，且拥有一系列相关技术储备，加之有能力完成更大规模生产线的设计运行。此外，经过长期验证，公司采用氧化还原法制备的石墨烯粉体产品适于较宽范围内的多种下游产品应用。公司主营产品按照销售数量具体划分为两种：公斤级销售和克级销售，其中公斤级销售主要面向的客户是下游应用企业，包括涂料、复合材料、储能器件等生产企业；克级销售主要面向的客户是科研院校，主要从事石墨烯粉体材料研发。借助于技术、资金及人员等重要资源，公司已完成了石墨烯粉体宏量制备生产线的升级改造，从1吨的中试生产线到年产10吨石墨烯粉体生产线，再到正在申请的年产100吨石墨烯、300吨氧化石墨生产线，公司石墨烯粉体宏量制备技术趋于成熟，规模化生产即将突破。2013年中科院重庆研究院研制出15英寸的单层石墨烯；2013年2月，无锡格菲电子薄膜科技有限公司研发出石墨烯电容式触屏手机；宁波墨西科技有限公司年产300吨石墨烯粉体生产线投产；2013年5月。福建石墨烯有哪些氧化石墨应用于热管理、橡胶、塑料、树脂、纤维等高分子复合材料领域。

目前第六元素全资子公司常州第六元素半导体有限公司已与客户成功开发石墨烯超级铜复合材料（“超级铜”），“超级铜”利用CVD沉积技术制备而成，石墨烯超级铜导电率高于银10%，如成功应用于电机，若按10%替换，则每年节约用电，相当于葛洲坝电站近2个月的发电量，节约电费约20亿元。近日，中国中车高电导率铜基复合材料“超级铜”登上央视《焦点访谈》节目。据中国中车介绍，“超级铜”由中车研究院与上海交通大学张荻团队联合研发，是一种高电导率铜基复合材料。“超级铜”利用石墨烯较好的导电性和力学性能与铜材料片堆叠制成，实现了石墨烯和铜的优势互补。经过实验验证，超级铜的导电性能超过银10%，如果全国10%的电机用上这种“超级铜”材料，那么一年可以节省出180多亿度电。180亿度电相当于节省出一个葛洲坝电站（2022年葛洲坝电站完成发电量）。目前，“超级铜”已完成中试验证，验证了超级铜的量产可行性，并实现了小批量生产，接下来将加快批量化制造进程。

溶剂热法是指在特制的密闭反应器(高压釜)中，采用有机溶剂作为反应介质，通过将反应体系加热至临界温度(或接近临界温度)，在反应体系中自身产生高压而进行材料制备的一种有效方法。溶剂热法解决了规模化制备石墨烯的问题，同时也带来了电导率很低的负面影响。为解决由此带来的不足，研究者将溶剂热法和氧化还原法相结合制备出了高质量的石墨烯。Dai等发现溶剂热条件下还原氧化石墨烯制备的石墨烯薄膜电阻小于传统条件下制备石墨烯。溶剂热法因高温高压封闭体系下可制备高质量石墨烯的特点越来越受科学家的关注。溶剂热法和其他制备方法的结合将成为石墨烯制备的又一亮点。石墨烯的制备方法还有高温还原、光照还原、外延晶体生长法、微波法、电弧法、电化学法等。笔者在以上基础上提出一种机械法制备纳米石墨烯微片的新方法，并尝试宏量生产石墨烯的研究中取得较好的成果。如何综合运用各种石墨烯制备方法的优势，取长补短，解决石墨烯的难溶解性和不稳定性的问题，完善结构和电性能等是今后研究的热点和难点，也为今后石墨烯的制备与合成开辟新的道路。石墨烯的导热性能优异，易分散，易加工。

石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp杂化轨道成键，并有如下的特点:碳原子有4个价电子，其中3个电子生成sp键，即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子，近邻原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键，新形成的π键呈半填满状态。研究证实，石墨烯中碳原子的配位数为3，每两个相邻碳原子间的键长为1.42×10米，键与键之间的夹角为120°。除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外，每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键(与苯环类似)，因而具有优良的导电和光学性能。石墨烯具有非常良好的光学特性，在较宽波长范围内吸收率约为2.3%，看上去几乎是透明的。在几层石墨烯厚度范围内，厚度每增加一层，吸收率增加2.3%。大面积的石墨烯薄膜同样具有优异的光学特性，且其光学特性随石墨烯厚度的改变而发生变化。这是单层石墨烯所具有的不寻常低能电子结构。室温下对双栅极双层石墨烯场效应晶体管施加电压，石墨烯的带隙可在0~0.25eV间调整。施加磁场，石墨烯纳米带的光学响应可调谐至太赫兹范围。石墨烯的发现是用胶带一层层粘下来的。广东石墨烯纳米材料

石墨烯适用于锂离子电池正负极材料导电添加剂，可有效提高电池能量，改善循环寿命和倍率性能。改性石墨烯常见问题

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。石墨烯作为关键材料在防腐涂层发挥的作用尤为明显，其可以有效地阻隔外界环境、腐蚀物质等向金属基材渗透和扩散，并形成致密的保护层，具有防腐效果好，涂层厚度低，附着力高，重量轻，机械性能好，耐盐雾性能较好，寿命长久且成本低等优势，是传统防腐涂料良好的升级替代产品。石墨烯一旦在防腐涂料中成功应用，将**改善腐蚀耗损对经济发展产生的负面影响，同时也将成为工业防腐涂料的一个崭新的亮点和新的驱动点。改性石墨烯常见问题