上海發(fā)現(xiàn)的三維石墨烯管超材料

上海發(fā)現(xiàn)的三維石墨烯管超材料

蜂窩材料（多孔材料）具有比剛度高、比強(qiáng)度高、能量吸收能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于復(fù)合材料、環(huán)境、能源和生物等領(lǐng)域，密度小于10 mg/cm3的超輕材料的構(gòu)建已成為世界各國的研究熱點(diǎn)。如金屬（Ni-P）、陶瓷（Al2O3）等的超晶格結(jié)構(gòu)，但隨著密度的降低，這些材料的力學(xué)和電學(xué)性能呈指數(shù)級(jí)下降（n2）。同時(shí)，這些材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和可修復(fù)性變形明顯惡化?？茖W(xué)家夢(mèng)寐以求的碳基細(xì)胞材料由碳納米管或石墨烯組成，具有優(yōu)異的機(jī)械和電氣性能。這要求結(jié)構(gòu)單元（碳管或石墨烯板之間）是共價(jià)的。但很難實(shí)現(xiàn)。

最近，上海硅酸鹽研究所、賓夕法尼亞大學(xué)和中國科學(xué)院北京大學(xué)合作研究了一種三維石墨烯管超材料（圖1），如碧輝、陳一偉和黃福強(qiáng)。它是一種新型多孔結(jié)構(gòu)多孔材料，具有力學(xué)性能強(qiáng)、密度低、導(dǎo)電性高等特點(diǎn)，遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有的碳材料，石墨烯宏觀結(jié)構(gòu)的密度可低至1 mg cm-3（連續(xù)可調(diào)），比表面積可達(dá)到三維石墨烯首次由四個(gè)相連的石墨烯納米管共價(jià)鍵合形成類金剛石的四配位三維穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

三維石墨烯管強(qiáng)度高，壓縮模量高達(dá)100MPa，能承受自身重量的40000倍，無明顯變形（圖2）。它還具有超高彈性，壓縮變形95%以上。經(jīng)過1000次循環(huán)后，幾乎可以完全恢復(fù)，這是所有細(xì)胞材料中最大的一種，石墨烯氣管材料具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，導(dǎo)電率可達(dá)70μm-1。三維石墨烯管可作為優(yōu)良的彈性導(dǎo)體。其機(jī)電性能是目前報(bào)道的1-2個(gè)數(shù)量級(jí)的多孔石墨烯，可應(yīng)用于新能源領(lǐng)域。此外，該材料具有超疏水性，對(duì)有機(jī)溶劑的超快速吸附，對(duì)有機(jī)溶劑的吸附量可達(dá)自身重量的600倍，可用于污水處理。如海上溢油。

相關(guān)工作由國家自然科學(xué)基金和上海省科委重點(diǎn)基金資助。研究結(jié)果發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《高級(jí)材料》（DOI:10.1002/ADMA）上。201502682）。

報(bào)道了石墨烯是一種二維單層碳原子結(jié)構(gòu)材料。它不僅是世界上最強(qiáng)、最硬、最薄的材料，而且是最理想的電極和半導(dǎo)體材料，因?yàn)樗碾娮杪首钚。瑢?dǎo)熱系數(shù)在已知材料中最高。據(jù)信，這會(huì)引發(fā)電子技術(shù)和信息技術(shù)的革命。IBM和三星每年都在研發(fā)上投入巨資，開發(fā)出這種有前途的硅替代品，以生產(chǎn)更高效、更輕的電子設(shè)備。

從工業(yè)可行性的角度來看，這種新技術(shù)可以應(yīng)用于現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備的大多數(shù)制造商，而無需更換整個(gè)生產(chǎn)線。從應(yīng)用發(fā)展的角度來看，這種納米線技術(shù)很可能首先應(yīng)用于發(fā)光二極管和新型太陽能電池，因此太陽能電池具有高效、靈活、低成本的特點(diǎn)，以石墨烯和納米半導(dǎo)體線為材料的納米器件和三維集成電路應(yīng)用于自供電消費(fèi)電子產(chǎn)品中。它們將成為未來電子和光電設(shè)備的平臺(tái)，出現(xiàn)在生活的每個(gè)角落，從手機(jī)、衣服到筆記本電腦。

根據(jù)立河股份公告，公司尚未直接參與石墨烯的生產(chǎn)，石墨烯與立河股份的關(guān)系是通過三層關(guān)系形成的碳公司，即無錫六元高新技術(shù)開發(fā)有限公司，立河股份占江蘇數(shù)字信息產(chǎn)業(yè)園20%，吳40%。西里和科技孵化器有限公司和無錫利和科技孵化器公司30%家，在上述三個(gè)層次的間接持股關(guān)系下，最終以石墨烯的概念覆蓋了利和股份。

今年7月，該公司發(fā)布了一項(xiàng)針對(duì)特殊石墨和針狀焦項(xiàng)目的非公開發(fā)行計(jì)劃。計(jì)劃籌資28億元。通過基金的運(yùn)作，公司將解決在收購佳金礦業(yè)股權(quán)及后期發(fā)展中的一些資金問題，為公司業(yè)務(wù)的拓展和加強(qiáng)、公司發(fā)展領(lǐng)域的拓展、公司競爭力的提升、公司的發(fā)展提供保障。投資效率。值得一提的是，方達(dá)碳也是一種早期的認(rèn)證概念股。公司與清華大學(xué)、上海物理應(yīng)用研究院、先進(jìn)核能創(chuàng)新研究院、中國科學(xué)院、武漢科技大學(xué)等國內(nèi)知名研究機(jī)構(gòu)建立了產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系。漢娜。具備新產(chǎn)品持續(xù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的條件。（華創(chuàng)證券）

今年8月，戴爾家居發(fā)布了私募股權(quán)發(fā)行計(jì)劃，募集資金總額不超過20億元，用于含石墨烯的超級(jí)鋰電池和含石墨烯的超級(jí)鋰電池材料（負(fù)極材料、陶瓷隔膜和軟包裝）兩個(gè)項(xiàng)目。本項(xiàng)目，公司將依托鋰電池材料領(lǐng)域的研發(fā)優(yōu)勢(shì)，建設(shè)含石墨烯的超鋰電池生產(chǎn)基地，適當(dāng)擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)鏈，形成協(xié)同效應(yīng)，提高產(chǎn)品附加值，提升企業(yè)整體經(jīng)濟(jì)效益。E.（民生證券）

公司近日宣布，在對(duì)石墨烯發(fā)展前景和巨大發(fā)展空間的一致認(rèn)可的基礎(chǔ)上，與浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，同意圍繞應(yīng)用領(lǐng)域建立全面的戰(zhàn)略合作關(guān)系。在能源領(lǐng)域推廣石墨烯等新材料，共同構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟創(chuàng)新體系，建立產(chǎn)學(xué)研長期合作關(guān)系，建立校企關(guān)系，促進(jìn)相互發(fā)展，努力實(shí)現(xiàn)校企合作共贏。（銀河證券）

金鹿集團(tuán)在相關(guān)企業(yè)中有著最清晰的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。研究人員表示，金鹿集團(tuán)長期沒有涉足石墨烯業(yè)務(wù)。2011年6月，金鹿集團(tuán)與中國科學(xué)院金屬研究所簽訂了技術(shù)開發(fā)合同。雙方同意在石墨烯研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面平等互利合作，2012年11月，石墨烯材料的大規(guī)模制備技術(shù)通過四川省科技廳專家評(píng)審，但公司明確強(qiáng)調(diào)，該技術(shù)仍處于試點(diǎn)階段。d需要不斷優(yōu)化。

研究人員稱，雖然華麗家族還沒有涉足石墨烯，但該家族的主要股東寧波墨西哥技術(shù)公司（Ningbo Mexico Technologies）聲稱，他們將建造世界上第一條300噸石墨烯生產(chǎn)線。如果這項(xiàng)資產(chǎn)能注入未來，華麗家族也將受益匪淺。寧波墨西哥科技公司（Ningbo Mexico Science and Technology Joint Ven）表示，這家公司是該家族的主要股東。華美家庭集團(tuán)控股的泰爾有限公司成立于2012年4月。擁有世界第一條石墨烯生產(chǎn)線，年設(shè)計(jì)產(chǎn)量300噸。

樂通股份、主要股東南江集團(tuán)、寧波墨西哥科技成立合資公司，開發(fā)石墨烯油墨、功能性涂料產(chǎn)品等，消息一傳出，兩家公司的股價(jià)就大幅上漲，但墨西哥能否實(shí)現(xiàn)如此大的產(chǎn)能尚待確定。

石墨烯項(xiàng)目是公司利潤增長的主要希望，根據(jù)公司2012年半年度報(bào)告，雞西漿果石墨產(chǎn)業(yè)園二期項(xiàng)目已建成投產(chǎn)。為滿足當(dāng)年10月試生產(chǎn)條件，漿果公司控股的雞西長源礦業(yè)有限公司每年處置60萬噸原石墨礦及配套選礦項(xiàng)目。惠州市漿果產(chǎn)業(yè)園、天津市漿果新能源科技產(chǎn)業(yè)園一期工程已順利建成，預(yù)計(jì)竣工，并于當(dāng)年9月、10月投產(chǎn)。

中國航空工業(yè)航空材料研究院宣布，已突破了制備大尺寸、高質(zhì)量石墨烯薄膜的技術(shù)難點(diǎn)，隨后，該消息在互聯(lián)網(wǎng)上廣泛傳播，受到新聞的影響，包括中國航空三鑫（002163）、金鹿集團(tuán)（000）等一批石墨烯概念股。510）和（000928）在疲軟的市場(chǎng)中強(qiáng)勁上漲，形成了不同的局面，事實(shí)上，國航三鑫因間接持股而不愿接受石墨烯的概念。

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