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石墨烯未來的產(chǎn)業(yè)化及研究方向

發(fā)布時間:2017-12-01 來源: CPRJ中國塑料橡膠 專題: 前沿領(lǐng)域 打印

環(huán)球塑化網(wǎng) www.PVC123.com 訊:

  
      石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能,且長徑比較大,石墨烯添加到塑料中后,能使塑料的熱導(dǎo)率提高10倍以上,機(jī)械強度是鋼的100倍,可極大提高塑料的機(jī)械性能,表面改性后可附加不同的基團(tuán),做出智能材料。

  CPRJ&SPE新材料高峰會的腳步越來越近,籌備工作已進(jìn)入緊鑼密鼓的準(zhǔn)備階段。這是一場匯聚國內(nèi)外添加劑與改性塑料行業(yè)精英的年度盛會,許多行業(yè)大咖已確認(rèn)參加論壇。

  國家"千人計劃"海外特聘專家、濟(jì)寧利特納米技術(shù)有限責(zé)任公司董事長侯士峰博士屆時將帶來《石墨烯在高分子復(fù)合材料及汽車領(lǐng)域的應(yīng)用前瞻》的主題報告。會前,CPRJ特約專訪侯士峰博士,侯博士就石墨烯為塑料行業(yè)帶來的發(fā)展契機(jī)以及當(dāng)前產(chǎn)業(yè)化研究方向分享了見解,讓我們先來一睹為快。

  侯士峰表示,石墨烯本身具有優(yōu)異的熱、電、機(jī)械性能,添加到塑料中能全面提高塑料的性能,并賦予塑料新的功能。

  “塑料行業(yè)可以充分利用石墨烯的功能特點,開發(fā)出特殊性能的功能塑料,擴(kuò)大塑料的應(yīng)用利用,使傳統(tǒng)的五大通用樹脂與五大工程塑料的性能進(jìn)一步提升,達(dá)到通用塑料工程化、工程塑料高性能化的目標(biāo),并且使塑料的附加值進(jìn)一步提高,給塑料行業(yè)帶來新的利潤增長點,推動傳統(tǒng)塑料產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級,促進(jìn)新舊動能轉(zhuǎn)換。”侯士峰說。

  對于石墨烯的產(chǎn)業(yè)化及研究方向,侯士峰認(rèn)為主要在防靜電功能塑料、導(dǎo)熱功能塑料、高強度塑料、高氣體阻隔塑料、高離子選擇透過塑料膜五個方面,石墨烯將大展身手。

  防靜電功能塑料

  塑料本身是絕緣材料,表面電阻高達(dá)1013Ω以上,限制了其在防靜電、導(dǎo)電等領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能,且長徑比較大,填充到塑料基體中,可得到高電導(dǎo)率低逾滲濃度的塑料。目前山東魯泰控股集團(tuán)的導(dǎo)電pvc母料的表面電阻能從101-1010Ω的范圍內(nèi)調(diào)節(jié),就是利用了石墨烯的電導(dǎo)率高的性能,在提高電性能的同時,機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性也極大的提高。

  導(dǎo)熱功能塑料

  塑料的熱導(dǎo)率很低,因此限制了其在導(dǎo)熱領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。石墨烯-塑料之間的界面耦合作用及石墨烯本身的熱導(dǎo)率決定了石墨烯改性塑料的導(dǎo)熱性能。石墨烯添加到塑料中后,能使塑料的熱導(dǎo)率由0.1-0.5W/m·K,達(dá)到5-10W/m·K,提高10倍以上,使塑料可應(yīng)用于LED燈的散熱件、汽車散熱件、電子電器散熱殼體等領(lǐng)域,取代部分的金屬鋁等常用散熱材料,推進(jìn)器件的輕量化,擴(kuò)展塑料的應(yīng)用領(lǐng)域。

  高強度塑料

  石墨烯的機(jī)械強度是鋼的100倍,可極大提高塑料的機(jī)械性能。普通的泡沫塑料EPS機(jī)械強度較低,限制了其部分應(yīng)用領(lǐng)域。石墨烯作為添加劑添加到EPS中,其機(jī)械強度提高2倍以上,目前已經(jīng)有石墨烯在發(fā)泡塑料領(lǐng)域的應(yīng)用,并且應(yīng)用于包裝、軍工等領(lǐng)域。也有利用石墨烯的高強度特性,開發(fā)新型的石墨烯汽車,使用石墨烯復(fù)合塑料做為汽車的骨架及結(jié)構(gòu)件,大幅降低汽車的重量,節(jié)省能源。

  高氣體阻隔塑料

  石墨烯是二維片層結(jié)構(gòu)材料,具有超大的比表面積,并且對氣體分子具有優(yōu)異的阻隔性,添加到塑料中以后,形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)給氣體擴(kuò)散提供了彎曲的通道,延長了氣體擴(kuò)散路徑,可大幅度提高塑料的氣體阻隔性。在塑料密封領(lǐng)域,添加石墨烯可開發(fā)出耐一定壓力的塑料密封圈、密封件。

  離子選擇透過塑料膜

  石墨烯表面改性后可附加不同的基團(tuán),通過特定基團(tuán)的選擇與排列,做出智能材料。如:可透過水但不可透過油的膜,可實現(xiàn)油水分離,應(yīng)用于油污處理等領(lǐng)域??赏高^水但不可透過金屬離子的膜,應(yīng)用于工業(yè)污水處理、海水淡化、鹽化工等領(lǐng)域。

 

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