中國將石墨烯列為戰略前沿材料 已掌握批量生產技術

石墨烯在中國正成為“科技寵兒”，不少人期待這一“神奇材料”繼續書寫“科技改變生活”的下一個故事。作為一種技術含量高、應用潛力廣泛的碳材料，石墨烯也逐漸被應用于新能源開發中。

2010年，石墨烯發明者獲得諾貝爾物理學獎。如今，中國已將石墨烯列為戰略前沿材料之一。在廣西，石墨烯的生產研究近日取得重大進展，廣西大學已掌握大批量生產粉體材料石墨烯的技術力量。

石墨烯由六方蜂巢晶格排列的碳原子組成，僅有一個原子層厚度。目前，國際上石墨烯的常見製備方法包括機械剝離法、化學氣相沉積法、外延生長法、氧化石墨烯還原法……然而，記者近日在廣西大學可再生能源材料協同創新中心採訪時，中心主任、國際知名電化學專家沈培康提出，上述方法中沒有一種可以大批量生產粉體石墨烯。

沈培康指出，目前世界範圍內能夠生產的主要是二維石墨烯材料，其合成成本高、工藝複雜、污染大，合成的石墨烯通常受范德華力或懸鍵作用的影響易團聚成石墨片，市面上的二維石墨烯粉體材料實質上是石墨片而不是石墨烯。石墨烯三維化是突破二維石墨烯片應用瓶頸的關鍵技術。

在近年的科研中，廣西大學可再生能源材料協同創新中心發明了樹脂裂解法，這也是目前世界上極少數能大批量生產粉體石墨烯的方法。廣西在石墨烯製備技術上取得了突破性進展。

在廣西大學石墨烯粉體生產小試基地，記者看到了製備三維石墨烯的設備。“我們的團隊利用前期處理的自摻雜樹脂材料，經過鎳做低溫石墨化催化劑，再用高溫燒結爐燒結烘乾，就成了石墨烯粉體材料。”沈培康說，他們在製備石墨烯的過程中設置了氣體吸收裝置，沒有污染。

目前廣西大學的小試基地可年產1.5噸粉體石墨烯，正在建設中的中試基地可年產15噸粉體石墨烯。

記者在生產基地看到了幾個透明器皿裝著的黑色粉末狀物質，拿起來的手感非常輕。沈培康表示，三維石墨烯1L的重量不到100克，大多數結構為3至4層的石墨烯。

研究人員還指出，用這一方法合成的三維多級孔自摻雜（氮、磷、硼等）類石墨烯材料具有其他碳材料包括商用石墨烯在內的碳材料不具備的性質，比如高比表面積、高導電性、自摻雜、多級孔結構等。

沈培康等石墨烯科研人員認為，隨著石墨烯製備水準、應用技術水準的發展，石墨烯材料未來能夠應用在更多下游產品和領域中，包括超級電容器、鋰電池、觸控式螢幕、增強型複合材料等。