资料图:石墨烯
传统印象里石墨烯只能来源于石墨矿物质,现如今有一种新方法颠覆传统,我国专家利用从玉米芯中提取糠醛等物质后剩余的纤维素为原料制备了生物质石墨烯材料,同时还实现了批量生产,已创超亿元产值。
近日,中国科学家和企业联合完成的“生物质石墨烯材料绿色宏量制备工艺”项目通过专家组鉴定,
鉴定结果认为该项目在国际上首创从生物质中提取制备石墨烯材料的技术路径,方法绿色环保、成本低,生物质石墨烯材料质量高、导电性优异。
常规石墨烯材料生产主要有三种方式,
一种是对石墨进行剥离,
第二种是对天然气、甲烷等进行化学气相沉积,
第三种是氧化石墨还原法。
以上方法存在生产周期长、环境污染严重以及产能受限等问题。
根据报道,付宏刚教授带领的黑龙江大学功能无机材料化学实验室是教育部重点实验室,他们独辟蹊径利用玉米芯里纤维素进行化学重组,从而合成生物质石墨烯材料。
该团队通过“基团配位组装析碳法”实现了生物质石墨烯材料的宏量制备,同时还在研发利用玉米秸秆制备石墨烯的制备工艺。
在年建立了世界上首条年产20吨的生物质石墨烯材料宏量制备生产线,并在年扩产至年产吨。
首创将生物质石墨烯材料应用于多种纤维复合并成功实现均匀分散,首次实现了生物质石墨烯材料的成果转化和石墨烯纤维制品的商业化。
在我国,生物质中仅玉米芯的年产量就高达1亿吨,大部分集中于东北三省、山东省、河北省,年产吨生物质石墨烯材料所支撑的产品线可带来产值3亿-5亿元。
资料图:玉米芯
石墨烯的军事用途非常广泛,是已知的最薄、最坚硬的纳米材料,它几乎完全透明,质轻且具有良好的柔韧性和超强的导电、导热性,在微电子、光电子和新材料等高技术军事领域有巨大的应用潜能。
1、石墨烯将提高计算机的存储和运算能力,减小体积,降低能耗
计算机是武器火控系统的核心,其数据处理和存储能力决定着弹道计算和快速打击的精准度。
石墨烯器件制成的计算机速度比硅基微处理器高0倍达太赫兹,在装备设计制造模拟、战场模拟、核爆模拟以及情报分析有重要意义,另外石墨烯器件还具有尺寸小、耗能低、发热量少等特点。
2、石墨烯将提高传感器的灵敏度,促进微型化
石墨烯具有优异的光学性能,经加工还可获得高灵敏度的磁学、热学和力学特性,是制备新型轻薄传感器最有潜质的材料。
年,美国密歇根大学研究者将石墨烯夹入镜片之间,构建了一种能捕捉可见光和红外线的传感器,镜片可做成比手指甲更小,结合于隐形眼镜中,未来这种智能隐形眼镜应用于士兵可获得夜视能力。
3、石墨烯将提高装备的防护性能和隐身能力
石墨烯具有优越的力学性能,在抗弹防护方面具有广泛的应用前景。
年,美国莱斯大学在国防威胁降低局的支持下进行了石墨烯抗冲击研究,发现石墨烯受到硅石球高速冲击时能迅速分散冲击力,吸收入射能量的能力比钢强十倍,是凯芙拉纤维的两倍。
将石墨烯与其它轻质高强材料复合,有望获得高性能轻型装甲系统。
总而言之,石墨烯已成为军事尖端技术所依托的明星材料,其成果一旦商业化,将给军事装备和民用产品带来巨大变革,如石墨烯基超级计算机、微型红外夜视镜、超灵敏探测器和超薄可折叠显示屏等。
来源:中国科技网
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