石墨烯先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)項(xiàng)目合作
發(fā)表時(shí)間：【2019-08-14】
瀏覽次數(shù)：【504】次
一、項(xiàng)目簡介
石墨烯可以視為單層石墨結(jié)構(gòu)，其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)及其優(yōu)良導(dǎo)電性使其在微電子、半導(dǎo)體、電池以及防腐涂層中得到應(yīng)用。目前石墨烯生產(chǎn)方法主要有機(jī)械剝離法，化學(xué)氣相沉積法，電輔助氧化法和氧化還原法。表1里列舉了這幾種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。
表1 石墨烯各生產(chǎn)方式優(yōu)缺點(diǎn)對比
|
生產(chǎn)方式
|
優(yōu)點(diǎn)
|
缺點(diǎn)
|
|
機(jī)械剝離法
|
石墨烯品質(zhì)較高，操作簡單，成本低廉
|
獲得的石墨烯尺寸不穩(wěn)定，無法實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
|
|
化學(xué)氣相沉積法
|
操作相對簡單，石墨烯可以大面積生長，得到的石墨烯較為完整，質(zhì)量較好
|
高溫工藝，成本高；
只能達(dá)到平方厘米的量級，難以滿足石墨烯的工業(yè)化應(yīng)用
|
|
電輔助氧化法
|
生產(chǎn)設(shè)備簡單
|
難以控制石墨烯生長層數(shù)；
石墨烯較難從SiC基板上轉(zhuǎn)移；
使用強(qiáng)氧化劑，有害氣體產(chǎn)生。
|
|
氧化還原法
|
簡單易行的工藝成、高效且成本較低
|
石墨烯在生產(chǎn)過程易發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的團(tuán)聚；
氧化還原的過程中，電子結(jié)構(gòu)及晶體的完整性易被破壞，難以生產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)品；
生產(chǎn)廢液造成環(huán)境污染。
|
本團(tuán)隊(duì)開發(fā)的石墨烯采用氣氛-電弧法，可以實(shí)現(xiàn)石墨烯的快速制備。相比于傳統(tǒng)石墨烯制備方法，它具有如下優(yōu)勢：
1）生產(chǎn)效率極高。氧化法制備石墨烯耗時(shí)約3-7天電弧法可在幾分鐘到十幾分鐘內(nèi)完成，效率是普通方法的400多倍。
2）可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。電弧法制備石墨烯屬于純物理法，從填料，抽氣，放電，到收集，整個(gè)過程都可以用設(shè)置程序完成，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
3）清潔，無污染。傳統(tǒng)的化學(xué)氧化法要大量使用濃硫酸，磷酸，高錳酸鉀，硝酸鹽等，制備過程中會造成空氣污染和水污染，工人的操作環(huán)境差。而電弧法在密閉的腔室中完成，而且不會產(chǎn)生污染物。
4）材料純度高。物理電弧法不會引入雜質(zhì)對石墨烯造成污染，而且電弧放電是持續(xù)穩(wěn)定的，因此，石墨烯的純度高，均一性好。
電弧法制備的石墨烯形貌如圖1所示，石墨烯為小尺寸片狀形貌，透射電鏡（圖1 c，d）顯示石墨烯為1-7層不等的碳原子層組成。
圖1 石墨烯形貌表征
二、技術(shù)指標(biāo)（性能參數(shù)）
|
層數(shù)
|
1-7層
|
|
純度
|
90%（視石墨棒加工方法）
|
|
尺寸
|
200-500 nm
|
三、市場前景及應(yīng)用
隨著批量化生產(chǎn)以及大尺寸等難題的逐步突破，石墨烯的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用步伐正在加快，基于已有的研究成果，最先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的領(lǐng)域可能會是移動(dòng)設(shè)備、航空航天、新能源電池領(lǐng)域。不同形貌的石墨烯具有不同的應(yīng)用范圍。如大尺寸石墨烯膜可以用作柔性顯示器，變色玻璃。石墨烯還可以用來制作晶體管，這種晶體管在接近單個(gè)原子的尺度上依然能穩(wěn)定地工作。本項(xiàng)目生產(chǎn)的石墨烯為小尺寸石墨烯粉體材料，可以在汽車，新能源電池，催化劑載體，石墨烯電纜，散熱片等方面有巨大的應(yīng)用潛力。
聯(lián)系方式：18691859795
