中國粉體網訊

（一）應用及產業(yè)進展

1、工信部發(fā)布《軍用技術轉民用推廣目錄（2018年度）》，含：電弧法碳納米角、石墨烯新材料、石墨烯重防腐涂料體系等

北京清大際光科技發(fā)展有限公司開發(fā)出用物理電弧剝離法制備出1～3層碳納米角、石墨烯、富勒烯、碳納米管和納米金屬鎂、3D打印等新材料。2013年研制成功第一條量產物理電弧剝離碳納米角、石墨烯生產線。2015年通過北京市環(huán)評，實現落地批量生產。

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北京清大際光科技發(fā)展有限公司使用直流電弧法，用氨氣和氦氣的混合氣作為反應氣氛，制得氮摻雜石墨烯。采用該石墨烯的制備方法，在低壓力和小電流下即可高產率制備氮摻雜石墨烯，生產安全性高。制得的石墨烯純度在97％以上，經透射電子顯微鏡表征，其層數大多在2-6之間，石墨烯片的大小在100-200納米之間，層間距約為0.4納米。生產的氮摻雜石墨烯在催化劑載體、鋰離子電池及導電薄膜等方面具有很好的應用前景。

湖南航天三豐科工有限公司針對武器裝備在海洋惡劣環(huán)境下的腐蝕防護難題，以石墨烯納米新材料為基礎，研發(fā)構建了新一代石墨烯重防腐涂料體系，產品充分利用石墨烯納米片狀結構的導電性與屏蔽性，通過石墨烯與鋅粉形成鋅烯導電網絡的方式，獲得同時具備優(yōu)異的電化學保護性能與屏蔽性能的重防腐涂層材料。 石墨烯重防腐涂料體系產品在武器裝備領域的有效應用，極大提升了武器裝備在嚴酷惡劣環(huán)境下的腐蝕防護能力，提升了裝備服役狀態(tài)。

2、石墨烯-鋁燃料電池面世

中科院寧波材料所應用石墨烯對空氣陰極催化劑材料進行改性復合，大幅度提升了電池電化學性能。目前，這一電池已實現了批量生產，即將被應用于寧波通信基站的備用電源中。這一電池系統(tǒng)具有能量密度高、安全、可循環(huán)、環(huán)保無污染等優(yōu)點。測評顯示，安裝了車載“充電寶”的新能源汽車，能大幅度提升行駛里程；通信基站使用鋁燃料電池后，遇到地震、臺風等惡劣天氣時可及時供電。但由于功率受限，目前的鋁燃料電池仍無法替代目前的新能源汽車動力電池，特別是加速、爬坡性能跟不上。

3、我國科學家成功研制出超強功能型三維石墨烯抗菌防霧霾口罩

近期，中國科學院上海硅酸鹽研究所科學家?guī)ьI科研團隊，成功研制出超強功能型三維石墨烯抗菌防霧霾口罩。這是我國科學家首次將三維石墨烯用于防霧霾口罩中，權威檢測部門檢測PM2.5過濾效率達99.6%。該口罩采用了最新尖端材料三維石墨烯無紡布濾芯，具備超強的過濾吸附和抗菌性，其口罩的核心濾材技術已申請專利。據悉，這種三維石墨烯口罩已經產業(yè)化生產，第一批5萬只在烯之物電商平臺上線不到一周就已售罄。

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4、石墨烯“黑科技”閃耀新材料博覽會

11月下旬，2018中國(寧波)國際新材料科技與產業(yè)博覽會在寧波舉行，石墨烯作為前瞻性、顛覆性的化工 “黑科技”，受到與會代表和觀眾的重點關注。除了石墨烯電熱轉化展品，展會上還展出了用于世界最高輸電高塔的石墨烯改性重防腐涂料、智能手機使用的石墨烯散熱材料以及新能源汽車的石墨烯電池產品等。展會同期還舉辦了2018寧波石墨烯產業(yè)發(fā)展論壇，論壇圍繞石墨烯產業(yè)關鍵共性技術和前沿技術開展專題研討，中國工程院院士薛群基，中國科學院院士成會明、劉忠范，中國科學院寧波材料技術與工程研究所所長黃政仁等行業(yè)專家在論壇上共話石墨烯產業(yè)發(fā)展。

5、石墨烯領域頂級專家北京房山論劍

近期，2018京津冀石墨烯大會暨北京石墨烯產業(yè)創(chuàng)新中心成果展示、北京房山新材料產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展推介在房山區(qū)舉辦。作為石墨烯及新材料產業(yè)的頂級交流平臺，此次大會邀請了來自國內外石墨烯領域的頂級專家學者。2010年諾貝爾物理學獎獲得者、英國皇家科學院院士、英國國家石墨烯研究院首席技術專家、英國曼徹斯特大學教授康斯坦丁·諾沃肖洛夫，中國科學院院士、北京大學教授、北京市政協副主席劉忠范，國家新材料產業(yè)發(fā)展領導小組專家咨詢委員會主任、中國工程院院士干勇等國內外專家親臨現場，分享各自領域的最新動態(tài)和發(fā)展思路，并發(fā)表了精彩的主旨演講。

石墨烯發(fā)現者康斯坦丁·諾沃肖洛夫發(fā)表演講

6、中國將成為首個將石墨烯裝甲用于軍事領域的國家

近日，美國戰(zhàn)略之頁(Strategy Page)網站發(fā)表了題為《石墨烯裝甲投入應用》的報道：2018年臨近歲末，中國宣布說他們正在為新型直-10武裝直升機配備輕型石墨烯裝甲（石墨烯是一種極薄、極堅固且廉價的碳材料）。這將使中國成為首個將石墨烯裝甲用于軍事領域的國家。中國開展相關研究已持續(xù)10年以上，主要難點在于如何為這種超薄材料開發(fā)出廉價可靠的制造工藝。中國幾乎沒有公布任何關于軍用級石墨烯裝甲的具體情況，只是說這種裝甲既堅硬又輕巧。

美媒報道的石墨烯裝甲(Graphene armor)示意圖

7、清華大學魏飛教授接受中國粉體網記者專訪

盡管碳納米管研究的時間比石墨烯要長、對其性質研究的深入程度比石墨烯更好，但為什么現在石墨烯看起來要比碳納米管火爆得多呢？魏飛教授在采訪中告訴我們，20來年前，碳納米管的在學術界研究的熱度并不比現在的石墨烯低，也產生了數百家小公司做產業(yè)化，但沒有像石墨烯這樣與太多的社會因素聯系。現在大家感覺到石墨烯熱度不僅限于科學研究方面，石墨烯在中國之所以熱度這么高，是由于將石墨烯這類學術研究與股市、未來產業(yè)發(fā)展、大眾創(chuàng)業(yè)、風險投資、地方政府科技發(fā)展等等太多非學術的因素關聯起來了的“別的原因”。

講到碳納米管在中國的產業(yè)現狀時，魏飛教授直言，與石墨烯相比，碳納米管雖然沒有那么熱，但是經過長時間的沉淀積累，很多人對碳納米管的認知已經很清晰了，而且，從真正的應用角度來講，碳納米管在中國科學家及華人科學家的努力下的發(fā)展還是很不錯的，實現了目前性能最好的晶體管與全碳計算機研究、還在最快速開關的X光管用于心臟CT，碳納米管透明導電膜用于手機、鋰離子電池導電劑等方面實現了產業(yè)化，僅其產業(yè)成長在國際上都是令人矚目的，盡管在國內的聲音并不多。

（二）科研進展

1、北京大學劉忠范院士Adv. Mater.綜述：傳統(tǒng)玻璃表面上的石墨烯CVD生長方法和機理

近日，北京大學劉忠范院士（通訊作者）等人在材料領域頂刊Advanced Materials上發(fā)表了題為“Direct CVD Growth of Graphene on Traditional Glass: Methods and Mechanisms”的綜述。劉院士的團隊希望為大家提供在各種商業(yè)玻璃上CVD法直接生長石墨烯的技術綜合指南。本文從石墨烯在玻璃上生長的基本過程和挑戰(zhàn)開始，對于軟化點超過1000℃的耐高溫玻璃，如石英或藍寶石玻璃，可以通過碳前體在高溫下的非催化熱分解實現石墨烯的生長。對于普通玻璃，如鈉鈣玻璃，其軟化點遠低于低于石墨烯的生長溫度，則發(fā)展了熔融床CVD技術。在這種情況下，發(fā)現熔融的玻璃表面有利于碳物質的快速遷移，因此大大提高了石墨烯的生長速率。為提升“石墨烯在玻璃襯底上的生長質量，則可以引入金屬催化劑，利用金屬催化作用實現高品質石墨烯的生長。等離子體增強CVD（PECVD）技術則可以實現玻璃襯底上石墨烯的低溫生長。最后從大規(guī)模生產“超級石墨烯玻璃”的角度討論，未來實際應用中面臨的挑戰(zhàn)。

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2、有機硅改性石墨烯增強環(huán)氧防腐耐磨涂層研究取得進展

近期，中國科學院寧波材料技術與工程研究所海洋功能材料團隊與北京科技大學腐蝕控制系統(tǒng)工程團隊展開合作，在研究員王立平、趙海超及教授李曉剛、張達威的共同指導下，博士生葉育偉等人設計系列實驗克服了石墨烯（氧化石墨烯）在溶劑及基體樹脂中的團聚問題，成功制備出具有優(yōu)異防腐耐磨性的石墨烯增強型環(huán)氧復合涂層。通過插層溶膠-凝膠化反應制備出了有機硅/石墨烯雜化材料。該石墨烯雜化材料可以均勻分散至水性環(huán)氧樹脂中，并具有一定的電活性，可在金屬基底表面誘導鈍化膜的形成，協同抑制腐蝕的發(fā)生。

3、新研究發(fā)現改進石墨烯材料性能的途徑

一項新研究發(fā)現，石墨烯的純度問題可能是限制這種新材料廣泛應用的一個障礙。減少石墨烯中的硅污染有望提升其性能表現，充分發(fā)揮石墨烯在工業(yè)界的應用潛能。澳大利亞皇家墨爾本理工大學研究人員領銜的團隊在英國《自然·通訊》期刊上報告說，他們利用最先進的掃描透射電子顯微鏡對市面上的商用級石墨烯樣品進行了原子級別的詳細檢查，發(fā)現其中的硅污染程度很高，而這對石墨稀的性能表現有很大影響。比如，受污染的石墨烯作為電極的性能可比理論預期值低50%。進一步實驗發(fā)現，雖然直接清除石墨烯中的硅污染難度較大，但只要清除制備石墨烯的原材料——石墨中的硅成分，就能較容易得到高純度石墨烯。研究人員利用這種方法制備出高純度石墨烯，并用它們制成大容量電池，以及靈敏度極高的濕度感應器，證實了高純度石墨烯的優(yōu)異表現。

4、石墨烯泡沫孔片網絡拓撲模型成功構建

近期，中國科學院合肥物質科學研究院先進制造技術研究所仿生機器人與智能材料實驗室研究員王曉杰團隊博士潘斗興與中科院力學研究所博士王超合作，通過細致研究石墨烯泡沫鉸鏈和缺陷的SEM鏡像，在準二維石墨片模型基礎上，成功構建了一種同時含有本征孔和鉸鏈鍵的三維孔片網絡拓撲模型。他們通過引入鉸鏈鍵力場參數和孔片比特征幾何量，借助粗�；瘎恿�學方法，合理地實現了對擬真實石墨烯泡沫力學行為的有效評估。

含有本質孔與鉸鏈鍵的孔片拓撲網絡模型，其中，b-I,II是與SEM鏡像的對照圖

5、硅烯表面上單層石墨烯“保護層”的構筑及其異質結構研究獲進展

近日，中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心納米物理與器件實驗室研究團隊的李更、張禮智（共同第一作者）和杜世萱（共同通訊作者）等將STM實驗與理論計算相結合，在構筑單層石墨烯“保護”的硅烯及其異質結構的研究中取得新進展。相關工作發(fā)表在《先進材料》（Advanced Materials）上。

信息來源：工信部、中科院相關院所、中國化工報、新華網、參考消息網、經濟網、北京晨報、寧波日報、材料人公眾號等