达芬奇的密码桌游:突破石墨烯材料制备的难点

突破材料制备的难点
作者：陶加   | 来源：中国化工报   | 日期：2012-2-13
中科院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室科研人员利用化学气相沉积法制备出石墨烯三维网络结构材料，一举攻克石墨烯制备难点，将石墨烯制备带入产量高、生长面积大的新时代。这一突破不久前入选了2011年度中国科学十大进展。为了揭开石墨烯这一神秘材料的面纱，记者日前采访了中科院金属所的科研人员。
据介绍，石墨烯是一种新型碳材料，为单层碳原子紧密堆积而成的二维蜂窝状晶体结构。石墨烯的导电性极好，在射频晶体管、超灵敏传感器、柔性透明导电薄膜、超强和高导复合材料、高性能锂离子电池和超级电容器等方面展现出巨大的应用潜力，成为人类目前已知的强度最高的物质。它不仅可以开发制造出薄如纸片的超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣，甚至还能为将来制造“太空电梯”缆线打开希望之门。但是，复杂的制造工艺阻碍着石墨烯的广泛采用。
高质量石墨烯的大量制备以及把石墨烯片组装成具有特定结构的材料对综合利用石墨烯的众多优异性质、实现商业化应用具有极其重要的意义。据该所科研人员介绍，他们在石墨烯三维体材料的宏量制备和应用中采用泡沫金属作为生长基体，利用化学气相沉积法方法制备出具有三维连通网络结构的泡沫状石墨烯体材料。这种石墨烯体材料完整地复制了泡沫金属的结构，石墨烯以无缝连接的方式构成一个全连通的整体，具有优异的电荷传导能力、850平方米/克的比表面积、99.7％的孔隙率以及5毫克/立方厘米的极低密度。负责该项目的专家告诉记者，这种方法可控性好，易于放大，通过改变工艺条件可以调控石墨烯的平均层数、石墨烯网络的比表面积、密度和导电性，并且采用基体卷曲的方法他们可制备出170毫米×220毫米及更大面积的石墨烯泡沫材料。
基于石墨烯泡沫独特的三维网络结构，中科院金属所还采用原位聚合的方法制备出石墨烯泡沫/硅橡胶复合材料，在石墨烯添加量仅为0.5％的条件下，复合材料的电导率可达10西门子/厘米，比基于化学氧化剥离法制备的相同添加量的石墨烯复合材料的电导率提高了6个数量级，也高于碳纳米管复合材料的电导率。而且这种复合材料具有很好的柔韧性和稳定性，在弯折和拉伸等条件下仅有很小的电阻变化，在应力释放后可迅速恢复其原有形貌和电阻值，是一种理想的弹性导体材料，这一性能使其在柔性显示器、可穿戴式移动通讯设备和人造皮肤等柔性电子方面具有广阔的应用前景。
在采访结束时专家强调，以多孔金属作为生长基体是石墨烯化学气相沉积法生长的一条新思路，可实现高质量石墨烯的大量制备，同时也为具有特定结构、性能和应用的石墨烯三维体材料的制备提供了一个基本思路。
http://www.cpcia.org.cn/html/6/20122/994346348.html
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我所深紫外激光PEEM系统在石墨烯研究中取得新进展
www.dicp.cas.cn    发布时间：2012-03-07    供稿部门：502组、科技处
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近日，我所纳米与界面催化研究组（502组）金立、傅强和包信和等研究人员与中科院金属所成会明研究员领导的研究小组合作，利用本组新近研制的深紫外激光光电子发射显微镜（DUV-PEEM）系统对单层石墨烯生长过程和结构进行了研究，并成功发现，在Pt表面上利用化学气相沉积法(CVD)生长得到的毫米大小的单层石墨烯中，具有凹角边界的石墨烯片层为多晶结构，存在不同的晶格取向，而只有凸角边界的石墨烯片层则具有完美的单晶结构。该方法作为一个重要的判据，确证了利用CVD方法能得到大面积、单层、单晶石墨烯。该成果近日发表在《自然-通讯》Nature Communications上（Nat.Commun.3:699doi:10.1038/ncomms1702(2012) http://www.nature.com/ncomms/journal/v3/n2/full/ncomms1702.html）。
我所深紫外激光光发射电子显微镜（PEEM）研制是国家重大科研装备研制项目（“深紫外全固态激光源重大科研装备研制”）资助下获得的重要成果，在世界上首次利用深紫外激光作为激发光源，成功获得高空间分辨PEEM图像（分辨率<5nm），同时装备场发射电子枪，实现低能电子显微成像(LEEM)和低能电子衍射(LEED)的功能，能够对固体表面进行化学、形貌和结构的原位动态表征。（文/图 傅强）
http://www.dicp.ac.cn/xwzx/kjdt/201203/t20120307_3450324.html
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2月13日盘面解读并再论金路的产业化之路
盘面显示：2月13日上午，金路延续第9个横盘走势，牛皮整理，5日10日60日线纠缠不清，60日线强力下压，5日、10日拒绝跟随下行却又难以突破。判断：下午5日10日线横穿，60日线下行，等待2天后20日线上移后实现均线排列、股价挣脱束缚直奔9元上方！
金路在石墨烯方面有独特的优势：一是联手中科院的研发实力优势；二是德阳储能基地的打造拥有产业配套优势；三是金路石墨烯与锂结合制备锂电池材料成功的世界领先优势。
锂电池的特征大家由于使用过都有一定的感官认识，此不再赘述，下面单表其容量与安全问题以及当今世界先进的解决方案、最后是金路未来产业化前瞻。
锂电池的瓶颈：安全性、时间、大容量、重复使用次数
1．锂原电池均存在安全性差，有发生爆炸的危险。 2．锂离子电池不能大电流放电，安全性较差。 3．锂离子电池均需保护线路，防止电池被过充过放电。 　　4．充电时间太长、寿命太短。
目前锂电池安全问题的解决方案是物理性的：一是采用开关元件，当电池内的温度上升时，它的阻值随之上升，当温度过高时，会自动停止供电；二是选择适当的隔板材料，当温度上升到一定数值时，隔板上的微米级微孔会自动溶解掉，从而使锂离子不能通过，电池内部反应停止；三是设置安全阀（就是电池顶部的放气孔），电池内部压力上升到一定数值时，安全阀自动打开，保证电池的使用安全性。而对于大容量锂离子电池，特别是汽车等用大容量锂离子电池，不得不采用强制散热。
这就为纳米锂电池的问世提供了可能。锂离子电池正负极材料纳米化加工后制成的电池，是绿色环保产品，对环境不造成污染，并且成本较目前的高容量电池低。纳米锂电池技术的关键点是高容量、高功率、高安全性之纳米级锂电池材料的开发与落实应用。目前德阳高瞻远瞩，极力打造世界级新能源材料基地与储能产业基地。德阳瞄准了纳米锂电池这样的优势，1、由科学家黄铭主导的23亿投资“黄铭纳米锂电池材料”刚刚建成，年产3000吨电池材料。2、作为黄铭的配套商成都嘉好集团所属的投资63亿的“博力迅”菱形大容量锂电池已经开建。因此德阳基本实现了电池高容量、高功率、高安全性的目标，但还不能解决充电时间问题和寿命问题了。锂离子电池只能充放电5000次。锂电池的寿命是“5000次”，充电的时间长要5小时，5小时对于跑长途的汽车乘务来说是不可以忍受的。因此，金路在石墨烯方面联手中科院的研发方向就是解决电池的充电时间问题和寿命问题，找到“石墨烯与磷酸铁锂”结合路径并且制备锂电池材料。目前已经成功，准备量产（已经公告）。石墨烯与磷酸铁锂”结合材料电池，过电电流300安提高为1500安以上，实现强电流快速充电，充电时间5小时缩短为1分钟，容量更加大更加安全。因此，金路石墨烯锂电池材料正好又成为黄铭纳米锂电池材料的上游材料，“金路石墨烯磷酸铁锂-----黄铭纳米----博力迅菱形大容量锂电池”互相依托互相配套，德阳可谓眼光独到！
毋庸置疑，“石墨烯与磷酸铁锂”电池材料就是解决锂电池上述一系列世界难题的最后药方。下一步，金路作为上游材料供应商，面对世界性的新能源解决方案无比巨大的市场，步子不能够迈大点吗？欢迎讨论（稿：广东投资）
作者：广东投资    发表时间：2012-02-13 13:06:49
http://guba.eastmoney.com/look,000510,7012992799.html
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何时梦醒“石墨烯”
www.eastmoney.com2012年03月07日 00:15余以墨投资快报
“石墨烯”“混合物”傻傻分不清楚？
2011年11月8日，中国宝安公告称，其控股子公司深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司投入开发的石墨烯项目产品开发及中试取得重大进展，“中试……石墨烯日产量已稳定在1公斤以上……”然而，一天之内，就有媒体找出了问题并进行质疑报道，也许是这样的行为刺痛了宝安的神经，其也在两天之内迅速作出反应，再次发布澄清公告，称中试公告中说的1公斤石墨烯是包含了多层混合物。
石墨烯和混合物，是存在天壤之别的两个概念。
依据相关资料记载，石墨烯仅指厚度只有一个碳原子的单层石墨。其他层数的石墨材料都不能叫石墨烯，并且其他层数的石墨材料与石墨烯价格相差巨大。目前，石墨烯在中国市场上的价格5倍于黄金，超过2000元/克，而多层石墨烯(纳米石墨)价格大概8元/克。由于石墨烯与多层石墨烯在导电性、机械性等性能上差别巨大，也是导致价格差异巨大的原因。
“11月8日的公告中称中试取得重大进展，仅说是‘石墨烯’，没有提到混合物的问题。”一直关注此案的上海东方剑桥律师事务所的吴立骏律师如此对《投资快报》记者分析，“1公斤石墨烯按照目前市场价格计算，大约价值人民币200万元以上，中试后一天就生产几百万元，更别说量产后的产值。该信息一经披露，中国宝安股票开盘即涨停。但是，正是在此时，涉嫌重大信息披露违规问题已经开始浮出水面。”
http://stock.eastmoney.com/news/1406,20120307194999015.html