项目名称

宏量绿色制备高质量石墨烯及其应用

载体名称

瓯海科技大市场

所属地区

瓯海区

成熟度

通过中试

出让方式

参考价格制定方式

区间价格小值

区间价格大值

成果属性

知识产权情况

推广方式

行业分类

新材料设计

源公告链接

kjdn.wenzhou.gov.cn/collaboration/#/achievements-detail?id=2-30dc5299ed*****ba12ff*********c6

成果简介

技术描述

石墨烯制备主要有两种途径，即“由下向上”的化学气相法和“由上向下”的剥离法，前者主要用于石墨烯薄膜制备，后者是以廉价石墨为原料制备石墨烯微片，是石墨烯宏量制备和实现规模化应用的有效途径。但是，目前市场上宣称的石墨烯产品质量非常差，大部分不是石墨烯。高质量石墨烯的生产已成为石墨烯实际应用的瓶颈，因此，高效、高质量、低成本宏量制备石墨烯是目前亟待解决的迫切问题。 本项目是基于超临界CO2流体技术，以廉价石墨为原料，通过物理剥离的方式生产单层、2-3层、少数层石墨烯以及基于所剥离制备的石墨烯在导热散热、电加热膜、射频天线、传感器、防腐防污涂层等领域的实际应用。与其它剥离方法不同，该技术所制备的石墨烯保持原有晶体结构，具有优良的导电、导热和机械性能。本技术的生产过程，不需要酸、碱、氧化剂等化学试剂，无三废排放，是绿色技术。

技术优势

1.本技术核心竞争优势： 本技术是在国家面上基金项目支持下研究完成的，实现石墨烯的低成本制备其核心技术是基于超临界CO2流体的特殊性质，在一定外场力的协同作用下对片状石墨进行物理剥离制备。本项目将超临界CO2和外场力创新性地通过优化设计结合起来，优化调控输入剥离系统能量和相关过程参数，建立了剥离石墨制备高质量石墨烯的绿色新技术新工艺，该技术为国内外首创，已获得多项国家发明专利。该技术创新性地利用超临界二氧化碳的零界面张力、高扩散性和渗透性、高压缩性、溶剂化能力，以廉价石墨为原料，一步剥离获得石墨烯产品，石墨烯层数可调，质量好（结构完整），无含氧基团，具有优异的导电性（电导率达到1X106S/m），性价比高。本项目已进行了中试的前期工作，具有广阔产业化前景。 2. 市场竞争预测（其它同类产品情况，其它公司情况） 目前，宣称可以通过石墨生产石墨烯粉体的公司有数十家，但是，石墨烯质量参差不齐，严重影响了石墨烯下游产品的开发应用。新加坡国立大学教授、石墨烯研究中心主任邝石通教授在顶级学术刊物《Advanced Materials》上联合发表论文指出，来自亚洲、欧洲和美洲的60家公司的石墨烯样品经过分析发现，所有样品都达不到高质量石墨烯的标准，尤其是这些不符合高质量石墨烯的产品给尚处于起步期的石墨烯应用产业会带来灾难。 因此，实际上，目前市场石墨烯粉体产品或者价格奇高，或者质量很差，而本项目所制备的石墨烯产品已在下游产品中的应用显示优异性能，而且本项目投资小，生产成本低，没有环境污染，是可持续的绿色技术，因此，具有很强的竞争力。

产业化前景

石墨烯是我国前沿新材料重点发展领域，作为前沿新材料，石墨烯在新能源、新兴电子、航空航天、半导体、复合材料、大健康、防腐防污等领域具有广泛应用前景。随着石墨烯的研究成果逐步从实验室进入工业应用，现在市场上已出现了很多石墨烯相关产品，已经步入商业化进程轨道，在可以预期的未来，石墨烯产业将进入快速发展阶段，应用市场将逐步扩大，有数据显示，我国石墨烯市场规模预计到2021年将达到1026亿元。石墨烯在超级电容器、复合材料、热管理材料、柔性电热材料、柔性电子器件领域将有非常大的发展空间。 2.成果的应用、推广、示范情况。 本项目对石墨烯制备的工艺流程和相关设备的设计制造做了大量工作，在与相关企业合作的基础上，已建立了从小试到中试的石墨烯制备样机，在中试示范研究的过程中，已积累了大量实际经验，掌握了石墨烯规模化剥离制备的机制和方法，为进一步完善石墨烯的工业化制备奠定了基础。 本项目所制备的石墨烯已在柔性超级电容器、锂离子电池电极、散热涂层、防腐涂层、聚合物复合材料、导电墨水、打印电子器件、光催化剂等领域的实际应用测试中显示出优异性能。实际应用的性能表明本项目制备石墨烯具有显著优势，同时也说明所制备的石墨烯具有广泛应用前景。