石墨烯“隱形鎧甲”，守護機械“健康”

運用高分子合成石墨烯，均勻分散在潤滑油之中，再利用石墨烯表面官能團，吸附在金屬表面……此時，這些金屬制品就像穿上了一層“隱形鎧甲”，即使遇到“強硬”的對手也不會傷痕累累了。

近日，位於蘇州工業園區的高通新材料科技有限公司與中國制造業500強企業——柳工集團達成合作，一種新型石墨烯材料，將與傳統潤滑油一起添加到柳工集團的機械產品中，成為機械產品的“保護神”。

石墨烯作為目前發現的厚度最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型材料，被科學家稱為“新材料之王”。如何讓它的一身本領施展出來，成為科學家和各大企業爭相研究的超級熱點。蘇州高通新材料科技有限公司用獨創的化學合成法制備出新型石墨烯材料，成為高端應用的典范。

不完美的“新材料之王”

距離石墨烯結緣諾貝爾獎不到九年，被寄予厚望的“新材料之王”，卻逐漸陷入了尷尬的“無用論”爭議境地。究其根源，正是石墨烯的一些特性“闖了禍”。

結構完整的石墨烯化學穩定性高，表面呈惰性狀態，使其難溶於水及常用的有機溶劑，與其他介質的相互作用較弱，並且石墨烯片與片之間有較強的范德華力，容易產生聚集，這給石墨烯的進一步研究和應用造成了極大的困難。

同時，界面問題影響著石墨烯功能的發揮。石墨烯雖然可以和不少材料結合，但是結合的程度不同，石墨烯性能發揮的也不同。

除此以外，很多企業在生產石墨烯下游產品時，將目光聚焦在涂料防腐、導電發熱、纖維織物等方向，然而這些產品中添加的石墨烯都具有可替代性，並不能有效體現石墨烯的特有性能。

“這些產品中添加的石墨烯更像是一種噱頭，並不能真的發揮石墨烯的特殊性能。”高通公司總經理蔣永華道出了自己的觀察。他認為，目前國內各種石墨烯應用產品層出不窮，但是體現高附加值和石墨烯獨特性能的產品卻是鳳毛麟角。

新技術帶領企業突出重圍

近年來，高通公司通過從石油化工、天然氣、煤化工等行業獲取原材料，以化學合成法制備石墨烯產品，在中國、日本、歐盟、韓國等國家和地區拿到專利授權……

“在當下很多企業在低端產品爭搶石墨烯紅利之時，我們已在石墨烯的高端應用領域大有斬獲。”蔣永華表示，國際上有很多企業都在生產石墨烯，但能生產結構“零缺陷”的高品質石墨烯的企業卻可謂少之又少，“我們另辟蹊徑，基於原創的化學合成法，融合了化學氣相沉積法和石墨烯粉體制備兩者的優勢，制備出了高分散性、高穩定性、低成本的功能化石墨烯，最大限度地發揮了石墨烯的獨特性，與下游應用的‘迫切需求’准確對接”。

同時，高通公司的制備原料有別於常規的石墨，不僅來源比石墨廣，還能通過技術合成來提升石墨烯的性能。

在花了幾年時間潛心開發、探索了幾十個方向后，高通公司最終將重點聚焦在了新型碳素材料、硅碳負極、潤滑油添加劑等技術領域。

通過創新工藝，在單一碳材料中引入功能化石墨烯，高通公司歷時3年突破關鍵技術難題，制備出了擁有自主知識產權的新型碳素材料。該項目制備技術和產品性能達到國際先進水平，填補了國內空白，打破了國外公司長期壟斷的高端市場。

這些新型石墨烯廣泛應用於燃料電池雙極板、特种航天密封件、軍工、核電等高端行業，也應用於3C電子行業、汽車行業、機械行業等傳統行業。

蔣永華告訴記者，硅碳負極材料是新能源汽車的一大利器。硅的能量密度是現有鋰電池用負極材料石墨的10倍以上，但是，硅在使用中出現了一些亟待解決的問題，其中硅在反應中出現的體積膨脹問題最為明顯。

研究人員運用功能化石墨烯包覆有機硅再燒結工藝，制備了顆粒均勻，以單質硅形式存在的硅碳復合材料，完美解決了硅在反應中的膨脹問題，大大提高了電池的循環壽命。且各項性能匹敵納米氧化亞硅材料，成本還降低2/3。

在潤滑油中，石墨烯同樣可以大展身手。運用高分子合成的石墨烯具備很好的分散性，其表面有很多官能團，可以輕易嫁接其他相親的材料。蔣永華說，這種石墨烯可以在潤滑油中長期穩定存在，使原本普通的潤滑油具備了更好的耐磨和降噪功能，更能守護機械“健康”。