石墨烯液相制备法突破瓶颈

　　近期资本市场针对石墨烯产业利好信息不断传出，石墨烯产业市场化发展进程受到多方“助推”。石墨烯市场化量产所遇到的瓶颈陆续被相关研发团队攻克。

　　工信部权威人士9月28日透露，国家将通过多种手段支持石墨烯产业发展，包括即将出台的石墨烯产业发展指导意见，创建产业联合创新中心，以及工信部将成立产业发展联盟。国家首个石墨烯及先进碳材料特色产业基地也在近期获批，将在青岛落户建成，同时，政府还设立了1亿元石墨烯相关项目投资基金。消息传出当天，石墨烯概念股表现活跃，纷纷逆势上涨，5只石墨烯板块概念股实现大单资金流入，消息利好资本市场。然而不得不承认，石墨烯至今产业化存在批量生产的技术瓶颈。

　　石墨烯的“面纱”

　　无论是资本市场，还是新能源市场，石墨烯都获得了广泛关注。主要原因是石墨烯作为创新性材料，本身所具有非凡的导电性。其应用前景主要包括新材料电池领域，在银的价格达到2987元/千克的今天，若能用石墨烯有效代替银作为导电材料，其制造成本将会大大下降。如今石墨烯未受到广泛推广，主要原因是批量生产技术上的瓶颈。

　　由于石墨烯相关研究起步较晚，石墨烯大规模的学术研究始于二维石墨烯材料相关研究实验获得诺贝尔物理学奖的2010年。目前石墨烯生产大多是实验室用途，商用产业始终面临着无法控制成本的瓶颈。近期深圳大学化学与化工学院的刘剑洪教授及其研发团队在石墨烯电池材料、超细粉体材料、导电材料等领域的应用取得较大的突破，已实现了石墨烯小批量规模生产与市场应用。目前已经申请了十项核心专利。

　　液相制备法突破瓶颈

　　石墨烯是石墨中剥离出的单层碳原子厚度的一种结构。据刘剑洪教授介绍，目前市面上比较主流的石墨烯制备方法主要有两种。其一是化学气相沉淀CVD法，主要利用的是化学反应冷却沉积的方式来沉积石墨烯。由于化学反应可控性不强，沉积所形成的石墨微片层数不稳定，其制备的石墨微片很难达到石墨烯的结构要求。第二种方法是氧化还原法，强氧化剂使石墨多层结构中，层与层之间的链接分开，从而得到石墨烯。这种方法市场认可，但是不能准确分离石墨层，并且化学反应会破坏石墨烯结构，产出的石墨微片很难达到市场化要求。

　　刘剑洪团队针对石墨烯结构难以完整的问题研发了化学液相法，该方法直接从液态高分子经过一系列热化学反应烧结成为石墨烯。经检测，化学液相法生产的石墨烯经其结构与国际认可的单层石墨烯结构完全吻合。“只有完整的石墨烯结构才能发挥其卓越导电性的特效。”刘剑洪教授谈到，“石墨烯产业的发展重点应该在于导电性上，若是由于技术瓶颈而放弃开发其导电性，转而发展导热性，利用高成本的石墨烯去达到电阻发热的效果，是不符合市场发展趋势的。”目前由刘剑洪研发团队创立的深圳市动力创新科技企业，深圳市安利豪实业有限公司，以及格林美股份有限公司（002340SZ）已经设立了合营公司，专注于推进石墨烯技术成果在新能源、超细粉末、导电材料领域的产业化。

　　刘剑洪：以工业4.0的要求发展石墨烯新材料产业

　　工业4.0时代的概念率先由德国提出，其意在阐述工业世界将迎来以生产高度数字化、网络化、机器自组织为标志的第四次工业革命。国务院于今年5年发布《中国制造2025》规划，标志着中国制造业正在进入工业4.0时代。刘剑洪教授对《第一财经日报》的记者谈到：“研发团队自始至终贯彻着工业4.0的思想及要求。在石墨烯产业化研究的过程中，研发团队对数字化的成本控制、市场规模、投资效益回报都有详细的研讨。”

　　据介绍，目前研究团队投入市场化的产品除了石墨烯结构微粒，可用作于海洋船舶防污涂料的由石墨烯包裹的铜，亚铜纳米粉粒之外，还有石墨烯为载体的氧还原催化剂。据了解，石墨烯为载体的氧还原催化剂主要发展前景是在铝空气电池的应用方面。使用石墨烯为载体的氧还原催化剂后，铝空气电池获得的电流密度大幅度提升，并且解决了氧化银作为催化剂寿命较短，易被空气中的二氧化碳所干扰的不足。

　　有关业内专家认为，铝空气电池的相关概念从实验室研制到综合测试乃至量产还都需要较长的时间，但铝空气电池在新能源汽车、手机电池、游艇蓄能产业的相关发展都是不可估量的。