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科研人员展示石墨烯产品。 (资料图片)
科研人员正在做实验。
广西石墨烯发力突围!
最近几天,广西大学可再生能源材料协同创新中心的负责人沈培康终于松了一口气。
4月5日,位于广西大学内的中心三维石墨烯小试基地总体完工。等到核心部分的石墨烯反应炉安装完毕,他们的石墨烯粉体即可批量投产,年产量可达1.5吨。
这也意味着,沈培康的“烯谷”梦又朝着实现的方向迈出一大步。
1 我的“味精”,让我成了“大厨”
石墨烯是一种由碳原子紧密排列成六边形的单碳原子层薄片,厚度只有0.35纳米。
与诺贝尔奖获得者安德烈·盖姆发现石墨烯一样,沈培康发现石墨烯粉体的制作方法同样是出于巧合。
“出发点本不是做石墨烯,但恰巧做成了一个三维石墨烯。”2005年左右,沈培康在研究燃料电池催化剂时,需要用到离子交换技术制备催化剂。在理论上,一个原子就可以交换,所以沈培康一开始就希望把催化剂做得很规则,大小一样。
然而,随着研究的推进,沈培康发现,实际情况却复杂得多,比如选择什么样的材料作母体材料,沈培康通宵达旦地一种种材料去进行筛选。当筛选到石墨时,他才发现,利用离子交换法无法达到单个原子级别,却由此做出了新颖结构的“三维石墨烯”。
科学总是在不经意间给人惊喜。“石墨烯是二维材料,非常活泼,一旦碰撞在一起就会变成石墨片,失去了石墨烯的特性。三维的石墨烯,才能有立体、支撑性能,独立形成粉体材料,而且不团聚,应用也更广泛。”材料学出身的沈培康立刻敏感地意识到,石墨烯三维化是二维石墨烯片应用瓶颈的关键,值得深挖。
对于石墨烯粉体的制备方法,沈培康有丰富的技术储备。通过离子交换树脂一步法合成的三维多级孔自掺杂(氮、磷、硼等)类石墨烯材料具有包括商用石墨烯在内的碳材料不具备的性质,更可以成百吨生产,借此研发不同的下游产品,如锂电、超级电容、车体材料等。
“就像厨师一样,特级厨师就是比一级厨师有窍门。”沈培康把石墨烯比作“工业味精”,而如何添加这份“味精”,让“食材”更美味,则成了他的独门绝技。