綜述
生物質石墨烯是以生物質秸稈中纖維素為原料,採用“基團配位組裝法“生態製造而成。獨特的原料與生產工藝,使其不僅具有石墨烯二維片層結構,還具有植物細胞獨特的紅外增強功能元素,可極大地增強遠紅外性能和抗菌抑菌功能。生產工藝
秸稈是一種天然纖維素生物質,被認為是地球上最有價值、最豐富的可再生資源。在中國,天然纖維素生物質的年產率超過7億噸,其中玉米秸稈占有30%。由於玉米秸稈中碳含量比較豐富,因此將其轉化為具有特殊結構的碳材料用於需要的領域非常重要。在以植物秸稈為原材料,製備高性能複合纖維材料領域進行了多年堅持不懈的研發創新,用過打開分子鏈,嵌入金屬模板等方法,最終利用高科技高溫煅燒這一航天技術,成功從玉米芯秸稈中研發出生物質石墨烯。
“基團配位組裝法”工藝製備生物質石墨烯獲得成功,預計以當前的技術能力,石墨烯年產量可以達到十幾萬噸。
獨特優勢
“基團配位組裝法“大大降低了石墨烯製品的生產成本,同時綠色環保,對環境友好無污染!生物質製備石墨烯優勢更加明顯,生物質原材料十分豐富,取之不盡用之不竭,環境污染小、能耗低、生產成本大幅降低,產品分散性能更好且更易儲存,是典型的環境友好型項目。
生物質石墨烯生產工藝沒有強氧化劑氧化和化學還原過程,因此不僅避免了環境污染,達到了綠色生態製造,而且產品中也不存在化學物質殘留,極大地提高了產品使用的生物安全性。
利用玉米秸稈為原料通過“基團配位組裝法”合成生物質石墨烯材料,對解決環境污染和資源匱乏的問題不僅意義重大而且影響深遠。
套用前景
生物質有很好的發展前景,石墨受到礦產資源的限制,而且資源終有一天會枯竭。而生物質石墨烯原料取自天然植物的秸稈,具備可再生性。
1.在使用了石墨烯之後,酚醛樹脂、輕芯鋼、剎車片、砂輪、砂紙等產品,將因為性能的大幅度提高而具有更強的市場競爭力。
2.將石墨烯加入到酚醛樹脂中,固化後抗衝擊強度可提高150%,彎曲強度提高40%;加入到軌道交通新型複合材料“輕芯鋼”上,可有效提升該材料強度一倍以上,同時其抗衝擊、抗彎曲性能和耐磨性均有顯著提升,且無毒、氣體釋放量小,適宜大量使用在高鐵、汽車、輪船、飛機等高端內飾材料上。
3.在橡膠中添加1.5%的石墨烯,拉伸強度提高了90%,在PVB中添加1%石墨烯,拉伸強度提高了120%,在橡膠中添加10%的石墨烯,電導率提高了1000倍以上。
4.將石墨烯加入到皮革中,能有效增加強度,提高防火性能,同時自然具有防靜電性能,目前僅在皮革表面PU層的的市場用量達到100萬噸,加入1%的石墨烯,需求達一萬噸;尤其在急需提升品質的汽車內飾皮革材料中加入石墨烯,可有效提高防火等級,材料強度、抗耐磨度、抗撕裂度、柔軟度和光澤度等均有顯著提升。
5.在可預見的一段時間內,最有可能因為石墨烯的廣泛套用而被改寫發展史的,將是汽車產業。用在剎車片上,磨損率大幅降低,同時在高溫下保證了摩擦係數的穩定;加到輪胎上,可增加輪胎強度,有效延長輪胎使用壽命;用在汽車濾紙行業,其具備的良好散熱性和超強導電性,可確保及時釋放靜電荷,減少因劇烈摩擦引起的溫度驟升。
6.未來將研發用石墨烯加入電池電極材料中解決傳統鉛酸電池大電流充放電、壽命短的問題,同時解決傳統鋰電池充電速度慢、超級電容器蓄電能力差的問題等,這對於中國未來若干年內保持在電動汽車研發領域的領先地位意義深遠。