石墨烯复合材料的未来

　　石墨烯以其优异的性能和独特的二维结构成为材料领域研究热点。6月2日下午，石墨烯公益沙龙暨青年科学家快乐足球邀请赛在惠山经济开发区科创中心工会创业中心成功举办，来自国内各大高校及科研院所等单位的青年科学家、石墨烯行业的企业家、创投基金负责人齐聚一堂，参与了石墨烯沙龙交流及球场竞技，活动气氛热烈。

　　被科学家预言将“彻底改变21世纪”的石墨烯，在复合材料领域将碰撞出怎样的火花?石墨烯时代离我们有多远?青年科学家如何推动石墨烯产业化应用?带着这些问题，记者在会上专访了中国石墨烯产业化应用领军人物、中国国际石墨烯资源产业联盟副秘书长、著名商业模式创新专家、大唐国际品牌咨询集团董事长赵猛博士。

　　石墨烯+复合材料的无限可能

　　赵猛表示，作为可替代传统材料成为最具工业开发价值的新材料，石墨烯具有高端应用与复合应用双重优势，“石墨烯+”是石墨烯商业化应用的形象概括，也是推动传统产业创新转型和升级换代的重要推手。

　　赵猛十分看好石墨烯在复合材料领域的应用。因为石墨烯是一种由碳原子组成的平面膜，只有一个碳原子厚度，几乎完全透明。而石墨烯复合材料具有强度高、韧性好、导电、导热性能优异等特性，具有广阔的应用前景。其中石墨烯一个备受期待的贡献就是改进锂电池性能。据他介绍，在锂电池中加入石墨烯复合导电粉末，充电更快、容量更大、寿命更长。这有望让手机“秒冲”、电动汽车告别几小时充电成为现实。

　　赵猛表示，在所有的工程塑料中，碳素高分子树脂的综合物性是最好的，相同的原子结构也使得碳素高分子树脂也最容易与石墨烯混合，达到理想的刚性，韧性与散热性。在初步的实验中，添加了千分之二点六的五层石墨烯，可以提高抗撞击强度，刚性35%。而添加了石墨烯的碳素高分子树脂材料除了拥有高力学性能外，还具有优异的耐候性、耐磨性、表面涂饰性、电绝缘性、耐酸碱性及防水性。

　　在工程塑料改性的实验结果中也证实，石墨烯的产业应用最大的领域就是复合材料，因为复合材料的产业体量非常大，应用的范围也非常广泛，涉及航空航天、电子、船舶、新能源、环境净化等领域，可以从军用到民用，更可以与未来的新能源汽车，无人飞机，电动游艇的制造材料配合。

　　A.军工制品

　　添加了石墨烯的复合材料可以大大增加材料的抗撞击性，在部队装备上有很大的用武之地，包括空投箱，子弹箱，更可以广泛应用在装甲车辆上，替代钢铁部件，还可以制作防弹头盔，防弹背心；登陆舰艇，从而满足轻量化，抗撞击，防弹的特殊要求。

　　B.新能源汽车与电动卡丁车外观件

　　石墨烯复合材料可代替金属或玻璃钢而应用于新能源汽车车辆壳体及其他部件，其优点是：质量轻，转运、组装更省力，并且可降低生产线上工人的劳动强度、降低车辆燃油消耗及提高车辆载荷量；投资小，生产周期短，见效快；车辆壳体可实现外观自由设计，使其更加多样化、个性化；着色性、电镀性及抗老化性优异。因为石墨烯复合材料的制成工艺对于模具材质要求比较低，可以大大提高改装制品的开发效率，同时也降低开发成本，真正实现车辆改装的时尚化需求。在越野车以及北美皮卡车外观装饰件的开发上具有极大的市场前景跟成本优势。

　　C.污水净化槽

　　石墨烯复合材料材料以其一系列的优异性能引起了污水净化槽应用领域的关注：可一步成型、生产效率高，属于“环境友好材料”；卓越的耐腐蚀性保证了其较长的使用寿命；高强度保证了其可承受足够的水压，可制备大型的、不同厚度的且结构复杂的模塑产品；生产自动化程度高，降低了劳动力成本。

　　D.医疗设备

　　而石墨烯复合材料材料可制备质量轻、体积大及空间结构精确的医疗设备，而且产品导热性低、电绝缘性高，添加一定的阻燃剂后，还可满足国家对室内用塑料的阻燃要求。基于这些优异特性，石墨烯复合材料材料可为我国医疗设备的创新发展提供保障。

　　E.其他应用

　　石墨烯复合材料材料的低密度、高强度、高硬度、高耐冲击性及优异的耐腐蚀性使其可用于制造大型垃圾箱，替代木材制备载荷量更大、使用更耐久的物流托盘，以及高强度、高抗冲击能力、大面积的薄壁制件，如空投箱。优异的低温特性(-50℃环境下材料不变脆)则使其可用于制造摩托雪橇。石墨烯复合材料材料还在体育器材、大型电器外壳及航空制造业等领域具有很好的应用前景。

　　F、环保优势

　　近几年，环境因素使一些发达国家对玻璃钢产品的使用进行了严格的控制，而石墨烯复合材料则属于“环境友好材料”，因为石墨烯复合材料的分子结构与煤油一致，所以石墨烯复合材料的废料及废弃产品在燃烧时，不产生包括二噁英在内的有害物质；产品不含RoHS标准下的六种特定的有害物质；产品不含任何导致内分泌紊乱的化学物质。发热值是9,990 kcal/kg (煤油发热值: 10,500 kcal/kg)用于水泥窖燃料。另外石墨烯复合材料也可以进行再生利用，石墨烯复合材料产品粉碎后可以作为热塑性塑料 (如PP, PE等)的填料，生产窨井盖，地下电缆保护箱等热压成型制品。国家环保政策的规范、公民环保意识的加强和市场认知度的提高为石墨烯复合材料制品的高速发展提供了契机。

　　赵猛指出，石墨烯时代已经来临!今年是“十三五”规划开局之年，石墨烯复合材料自主创新研究和应用将掀起新一轮的产业发展热潮，促进相关产业的转型升级。而随着石墨烯与传统各行各业的跨界融合日益提速，不仅将带来新的产品形态、新的运营模式、也必将重塑现有的价值链，具有良好的经济和现实意义。

　　从实验室走向产业化的关键时期

　　如今，石墨烯俨然已成为新型材料界的“红人”，国内石墨烯的相关产业的研发也是层出不穷。本次沙龙会上，青年科学家们就深入探讨了石墨烯技术领域所面临的机遇、挑战及未来的发展方向，涉及内容的宽度和广度充分展示了我国青年科学工作者在该领域所取得的最新进展及成果。对此，赵猛予以充分的肯定与嘉奖。

　　业界普遍认为，经过自主系统研发，生产技术、工艺装备和产品质量取得重大突破，我国石墨烯复合材料正处于从实验室走向产业化的关键时期。与此同时，赵猛也指出，虽然石墨烯复合材料的应用前景非常好，在研发方面也取得了诸多成就，但是我们也要客观地看到当前阻碍石墨烯产业良性发展的一些因素，比如石墨烯价格高、石墨烯材料规模化制备关键性技术和成套装备亟待完善、石墨烯材料应用开发严重滞后、国内研究偏向于理论基础和相关科学问题、和产业化严重脱节，产业更新成本高等等。

　　赵猛认为，我国石墨烯材料的研发仍处于初级阶段，离大规模应用还有很长的路要走，尤其是目前石墨烯研究各自为研情况严重，缺乏统一长远的发展规划。他进一步呼吁青年科学家们在履行科学研究使命的同时，重视研究成果转化为生产力，推动石墨烯从实验室走向产业化，利用石墨烯材料开发适销对路的新技术、新产品、新材料、新装备，以真正提升新型工业化水平。

　　最后，赵猛总结道，石墨烯复合材料前景美好，“烯”望无限。当前引导石墨烯应用要从三方面着力：一是坚持石墨烯基础研究和应用研究并举，促进产业技术转化，满足高端产品制造需求；二是加强石墨烯应用体系创新，推动石墨烯复合材料实现规模化应用；三是推动石墨烯应用市场传导，构建基于工业发展和民生消费的石墨烯科普宣传平台，刺激更多企业投资应用研发。而青年科学家作为石墨烯产业化研究主力，将引导我国石墨烯产业由技术创新迈入应用创新新阶段，为构建战略性新兴产业与推动传统产业转型升级注入一股新鲜活力!