石墨烯將成為最具發展潛力高端產業用綜合性功能復合材料

石墨烯將成為最具發展潛力高端產業用綜合性功能復合材料

( @& Q- Z1 K; d% v　　美國非織造布工業協會（INDA）近日在于法國圖盧茲召開的第四屆石墨烯國際會議上指出，石墨烯復合材料作為對未來發展具有重大決定意義的新材料，未來5年~10年內所帶來的全球產業產值保守估計會超過1000億美元，而石墨烯復合材料在產業用領域的應用產值將達到100億美元，成為最具發展潛力的高端產業用綜合性功能復合材料。
　　CPNC增強材料可進行自動修復
, S/ e, z/ `- l" s+ w　　技術人員在CPNC中嵌入了一種生物可降解的自我修復成分，使其可以進行自動修復或者在使用過程中通過外部刺激標記所遇到的疲勞現象。
　　荷蘭Colbond BV公司于2014年1月1日推出一款由剝離型石墨或膨脹石墨（EG）片材與納米聚合物混合生產的石墨烯納米復合結構增強材料CPNC。
　　根據已經公布的技術信息顯示，Colbond BV公司石墨烯復合材料Drzal小組利用插層化合物剝離石墨，將天然片狀石墨經過嵌入形成膨脹石墨（EG）制成納米石墨烯薄片（NGP），然后通過非織造靜電紡絲技術將石墨納米薄片融入基底聚合物中制備成石墨烯納米復合材料CPNC。
　　Drzal小組負責人Louis Daigneault在產品推薦會上指出，技術人員還在石墨烯納米復合材料（CPNC）中嵌入了一種生物可降解的自我修復成分，使其可以進行自動修復或者在使用過程中通過外部刺激標記所遇到的疲勞現象，同時還不會造成任何環境污染。這一“神奇”的特性可以讓CPNC材料用于汽車、飛行器、燃料電池、薄膜以及醫療設備的結構維護。
　　“根據石墨烯聚合物納米復合材料CPNC開發過程中收集到的實驗數據與設計準則顯示，CPNC的多功能性使石墨烯復合材料產品的生命周期中進入了一個重要的階段，”Louis Daigneault說，“CPNC增強材料不僅在機械性能上要優于單壁納米管（SWNT）和多壁納米管（MWNT）環氧樹脂納米復合材料，而且其具備較大的比表面積和機械效應也使產品的抗疲勞強度更優越?！?/font>
　　Eito實現對所有紅外線保持高透明性
　　采用單個石墨烯制成的太陽能電池薄膜的能量轉化率只有2.9%，而添加了TFSA添加劑之后的Eito導電膜可以幫助太陽能電池能量轉化率突破8.6%。
　　日本富士電機控股株式會社今年3月份推出一款石墨烯太陽能電池用透明導電膜Eito。Eito透明導電膜最大的特性是可以實現對包括中遠紅外線在內的所有紅外線的高透明性。盡管紅外線占據了相當一部分的太陽輻射能量，但現有的大部分太陽能電池用薄膜都無法把紅外線作為能量源有效利用，這是因為除了有效的光電轉換本身不容易實現之外，迄今為止多用于透明電極的ITO和FTO，對紅外線的透射率實際上也比較低，而Eito導電膜具備的獨特性質則可以完成超過現有太陽能電池的轉換效率。
　　同時，研發人員在Eito導電膜中添加的TFSA添加劑和玻璃纖維可以使石墨烯纖維實現定向排列，保證原件在材料加熱及模壓過程中具備穩定良好的防氧化性能。Eito的膨脹程度可以達到原有厚度的6倍，密度將至僅為0.3g/cm3，此外，Eito導電膜的物理特性和力學特性均可通過改變石墨烯和玻璃纖維的配比得到控制，進而滿足太陽能電池的需求。
　　富士電機控股株式會社技術顧問Asakura Megumi指出，此前僅采用單個石墨烯制成的太陽能電池薄膜的能量轉化率最多只有2.9%，而添加了TFSA添加劑之后的Eito導電膜可以幫助太陽能電池能量轉化率突破8.6%，這是全新的世界紀錄，實在是妙不可言。
　　此外，Asakura Megumi還強調到，石墨烯復合材料不同于傳統的金屬，它不但可以像金屬材料一樣彎曲，還可以同時保持透明狀態，這樣的特性足以令它成為太陽能電池中的重要組成部分。而Eito的推出有望實現將石墨烯復合材料薄膜推廣到建筑物外墻和其他應用中，使太陽能用于照明、采暖等其他日常使用成為可能。
　　Delphi將薄膜厚度減小一個數量級
- o2 I  b/ p7 }" o: Y- Z/ ^: o' }' g　　Delphi薄膜的厚度不到2納米，大分子無法通過它，而小分子卻可以，這項研究的突破在于將薄膜的厚度減小一個數量級，這也是分離技術的重大突破。
　　美國Alcoa公司也在2014年年初推出了石墨烯過濾材料Delphi。這種薄膜擁有較高的滲透選擇性——氫氣和氦氣能夠輕易通過這種薄膜，而其他氣體，例如二氧化碳、氧氣、氮氣、一氧化碳以及甲烷等通過的速度則要慢得多。研究者用硫酸或硝酸將石墨小片氧化，使其分離制成石墨烯不均勻混合的混合物，然后加水。在加水之后，利用聲波降解法和離心分離技術，得到均勻的氧化石墨烯懸浮液。最后，通過簡單的過濾，懸浮液被涂在氧化鋁基質上，進而獲得了新型過濾膜?！皻錃獾膭恿W直徑為0.289納米，二氧化碳的動力學直徑是0.33納米，雖然二者只相差0.44納米，但這種差別足夠產生不同的滲透效果，”Alcoa公司負責人Jackson說，“Delphi薄膜的厚度不到2納米，就像一個空氣篩子，大分子無法通過它，而小分子卻可以。這項研究的突破在于將薄膜的厚度減小一個數量級，這也是分離技術的重大突破?！薄?/font> 康佳媛 編譯，中國紡織報
! G- n7 [7 k1 G; M& o2 y+ \