它可以讓鋰電池充電只需10分鐘，讓電子元器件“延年益壽”；它是海工產(chǎn)品的防腐“重器”、石油完井工程的“好幫手”、鎂合金的“美容劑”、電動(dòng)自行車的“能量桶”—— 自2004年石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來，世界多國對(duì)其制備技術(shù)和應(yīng)用研發(fā)爆發(fā)出空前熱情。石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)也是我國大力支持的產(chǎn)業(yè)、山東省新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換重大工程確定的“十強(qiáng)產(chǎn)業(yè)”之一。青島是全國率先引入石墨烯新材料研發(fā)及制備的城市之一，并在全國擁有較高的產(chǎn)業(yè)地位。目前在青島圍繞石墨烯產(chǎn)品的研制都有哪些“神奇”的故事正在發(fā)生？青島日?qǐng)?bào)記者進(jìn)行了一番梳理。一起來看看其中在青島高新區(qū)的神奇故事吧！
專家談石墨烯研發(fā)與應(yīng)用：將“革命性地改變生活”開啟萬億級(jí)產(chǎn)業(yè)新時(shí)代
青島處于國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域“第一集團(tuán)” ，“千人計(jì)劃”專家、山東省新材料領(lǐng)域?qū)＜摇⑶鄭u瑞利特新材料科技有限公司董事長(zhǎng)侯士峰介紹，石墨烯的發(fā)展經(jīng)歷了基礎(chǔ)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)介入、產(chǎn)業(yè)化開始幾個(gè)階段，目前部分領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化逐漸繁榮起來。從未來的光電子器件到復(fù)合材料，從半導(dǎo)體材料到生物應(yīng)用，石墨烯研究幾乎涉及了材料領(lǐng)域的各種應(yīng)用。“石墨烯不僅僅是一個(gè)角色，更像是一個(gè)舞臺(tái)，物理學(xué)家、化學(xué)家、材料學(xué)家、醫(yī)學(xué)家……各種身份都能在這個(gè)舞臺(tái)上發(fā)現(xiàn)自己合適的角色。”侯士峰說。
侯士峰介紹，目前國際石墨烯工業(yè)化應(yīng)用領(lǐng)域，主要集中于用石墨烯做添加劑的復(fù)合材料，如防腐涂料、電池導(dǎo)電劑等。也有一些在信息技術(shù)、半導(dǎo)體器件領(lǐng)域的應(yīng)用，但目前尚未成熟。
中國有較為廣泛的制造業(yè)基礎(chǔ)，因此石墨烯應(yīng)用也主要集中于電池導(dǎo)電劑、散熱材料、防腐涂料、復(fù)合材料等行業(yè)，不過近年來石墨烯的研究和開發(fā)方向也逐漸向環(huán)境、器件等方向發(fā)展。尤其是青島，作為國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域第一集團(tuán)中的重要一員，目前在石墨烯功能與防腐涂料、電池導(dǎo)電劑、增強(qiáng)橡膠等領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了較好的發(fā)展，青島高新區(qū)有相關(guān)研發(fā)機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)化布局
被譽(yù)為“石墨烯之父”的諾獎(jiǎng)得主安德烈·海姆教授曾這樣表示：“英國和美國是石墨烯研發(fā)方面的領(lǐng)頭羊，而中國毫無疑問是應(yīng)用與開發(fā)方面的先行者。”2016年，他與蕭小月教授達(dá)成一致，以合伙人和首席科學(xué)家的名義加盟青島德通納米技術(shù)有限公司，通過合作，逐步將石墨烯產(chǎn)業(yè)向國際化發(fā)展方向推進(jìn)。同時(shí)，為加速下游應(yīng)用產(chǎn)品的開發(fā)，還成立了子公司青島德安新碳復(fù)合材料有限公司，針對(duì)輕質(zhì)高強(qiáng)度石墨烯復(fù)合材料進(jìn)行開發(fā)與生產(chǎn)，推動(dòng)石墨烯復(fù)合材料在新能源汽車工業(yè)、航空航天、游艇及LED照明系統(tǒng)等產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用。
石墨烯涂料：海洋防腐的“重器”
在青島國際石墨烯（青島）產(chǎn)業(yè)研究院基地，青島瑞利特新材料科技有限公司研發(fā)的石墨烯除醛涂料在家裝涂料領(lǐng)域的成熟應(yīng)用精彩呈現(xiàn)。瑞利特研發(fā)的抗甲醛涂料，利用化學(xué)方式，將室內(nèi)空氣中游離的甲醛分解成水和二氧化碳，同時(shí)可以降解氮氧化物等空氣污染。也就是說，這一款涂料不僅不會(huì)造成室內(nèi)甲醛污染，而且還兼具空氣凈化器的功能，將空氣中的甲醛進(jìn)行分解。目前，瑞利特已開拓了廣州、重慶、連云港、鹽城等近40家城市合作商，形成了超百家合作商的銷售網(wǎng)絡(luò)。2018年，將建成瑞利特石墨烯產(chǎn)品生態(tài)家體驗(yàn)館。
石墨烯涂層： 提高鎂合金顏值的“秘方”
表面粗糙，且都被氧化發(fā)黃，即使是新件看上去也像是要報(bào)廢的產(chǎn)品一樣，這種對(duì)傳統(tǒng)鎂合金棒的認(rèn)知，在青島高新區(qū)石墨烯產(chǎn)業(yè)園的卡爾奔新材料公司被顛覆——卡爾奔生產(chǎn)出來的鎂合金棒，表面光滑平整、如鏡面亮潔。
技術(shù)主要發(fā)明人姜海濱告訴記者，能把鎂合金棒做得這么光潔，秘訣就在于模具上接觸鎂合金的位置上，有一小片石墨烯涂層。在鎂合金熱擠壓模具表面生成的這一層僅有幾百納米厚度的石墨烯涂層，使模具不僅耐高溫，還有高硬度、低摩擦系數(shù)等優(yōu)良特性，避免擠壓出的鎂合金型材組織結(jié)構(gòu)不均勻和表面氧化的現(xiàn)象，同時(shí)提高鎂合金型材的擠壓速度30%以上。
“國內(nèi)有很多高校和實(shí)驗(yàn)室都在研究解決鎂合金變形難題，共同的難點(diǎn)是加在模具上的涂層在高溫環(huán)境中很容易脫落。我們的涂層則不同，是通過營造特殊的環(huán)境，使材料‘生長(zhǎng)’在模具表面。”姜海濱介紹說，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，石墨烯涂層模具完全能實(shí)現(xiàn)1毫米以內(nèi)鎂合金型材的擠壓，也為實(shí)現(xiàn)高端鎂合金型材產(chǎn)業(yè)化提供了技術(shù)保障。 “石墨烯的這一應(yīng)用帶來了整個(gè)鎂合金產(chǎn)業(yè)的升級(jí)。”姜海濱表示。
多功能形狀記憶性彈性體：石油完井工程的“好幫手”
位于青島高新區(qū)的青島安固強(qiáng)石墨烯科技有限公司研發(fā)的多功能形狀記憶性彈性體，打開了石墨烯材料應(yīng)用的一個(gè)新領(lǐng)域。
這種通過將熱致型形狀記憶性彈性體與三種不同維度的導(dǎo)電性能物質(zhì)（導(dǎo)電炭黑、碳納米管、石墨烯）復(fù)合，從而研發(fā)出的一類在電、熱外界刺激后具有形狀恢復(fù)能力的智能材料，是安固強(qiáng)科研團(tuán)隊(duì)根據(jù)石油完井工程的市場(chǎng)需求，開發(fā)和制備出的石墨烯衍生下游應(yīng)用產(chǎn)品中間體及官能化高分子材料。其關(guān)鍵技術(shù)是在不破壞導(dǎo)電納米材料的結(jié)構(gòu)和高分子彈性體形狀記憶性功能的基礎(chǔ)上，使導(dǎo)電納米材料均勻分散并與化學(xué)交聯(lián)的形狀記憶性材料形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
“傳統(tǒng)石油完井工程中，分層采油時(shí)使用傳統(tǒng)橡膠膨脹封隔器，下到設(shè)計(jì)位置后，要從井口向油管內(nèi)加壓使橡膠封隔器膨脹封堵，或加壓到規(guī)定的壓力將卡瓦撐開，通過機(jī)械力壓縮膠筒使其膨脹，連接打壓裝置使工作效率極低。但有了這款形狀記憶性智能封隔器，井下膨脹無需井上打壓和下機(jī)械制動(dòng)裝置到幾千米以下的封堵區(qū)，也不依賴于水或者油使之溶脹，設(shè)計(jì)好變形溫度的形狀記憶性彈性體材料可在指定位置利用已探知的溫度自動(dòng)變形膨脹實(shí)施封堵。”安固強(qiáng)常務(wù)副總經(jīng)理李克強(qiáng)說，該科研技術(shù)還可以應(yīng)用在建筑、醫(yī)療、包裝、汽車、玩具等領(lǐng)域。（來源：青島日?qǐng)?bào)）
