石墨烯材料及其復(fù)合材料是國(guó)家的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)和社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。作為全球熱門的前沿材料，我國(guó)石墨烯材料正處于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的起跑線上。

科技日?qǐng)?bào)記者5月7日從內(nèi)蒙古赤峰市科技局獲悉，一種采用自主新技術(shù)制備的磁性石墨烯，在內(nèi)蒙古科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目的支持下進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化開發(fā)階段。項(xiàng)目采用高效可控的制備方法合成新材料，突破了產(chǎn)業(yè)化制備高性能磁性石墨烯復(fù)合物材料的技術(shù)瓶頸，填補(bǔ)了我國(guó)磁性石墨烯工業(yè)化生產(chǎn)空白。

新技術(shù)讓石墨烯有了磁性

隨著科技的發(fā)展和市場(chǎng)需求的拓寬，市場(chǎng)上現(xiàn)有的石墨烯材料已經(jīng)無法滿足一些領(lǐng)域的需求，亟待開發(fā)一些新興的石墨烯復(fù)合材料。

“石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵和難點(diǎn)是相關(guān)材料的制備與轉(zhuǎn)移技術(shù)。”該磁性石墨烯項(xiàng)目承接單位、內(nèi)蒙古元瓷新材料科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱元瓷新材料)副總經(jīng)理李雙軍介紹，2016年企業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)與哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院開始密切合作，共同研發(fā)磁性石墨烯的制備工藝。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過對(duì)材料、性能和生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新，使磁性粒子負(fù)載在石墨烯表面，創(chuàng)造了以石墨烯為基體、集磁性與電性能于一體的多功能復(fù)合材料。

“磁性粒子負(fù)載在石墨烯表面，實(shí)現(xiàn)兩種不同功能的組元之間可控組裝并緊密結(jié)合在一起，構(gòu)成一體化功能復(fù)合材料。在發(fā)揮各自功能的基礎(chǔ)上互補(bǔ)，創(chuàng)造出以石墨烯為基體的磁性材料。”李雙軍告訴記者，磁性石墨烯獲得了內(nèi)蒙古自治區(qū)2020年新材料首批認(rèn)定，有望在電磁屏蔽和電磁波調(diào)制、國(guó)防軍工、新能源應(yīng)用等領(lǐng)域發(fā)揮廣闊應(yīng)用前景。

制備工藝實(shí)現(xiàn)材料綠色高產(chǎn)

據(jù)李雙軍介紹，傳統(tǒng)獲取磁性石墨烯材料的技術(shù)主要有兩種途徑，一種是將鐵、鈷、鎳等磁性材料與碳材料物理混合，這種物理混料方式產(chǎn)生的復(fù)合材料，很容易發(fā)生分離，不能發(fā)揮預(yù)想的作用。另一種是采用多種原材料在有機(jī)溶劑中裂解和復(fù)合的化學(xué)方式制備，產(chǎn)品在液相中形成，需要經(jīng)過多次水洗和復(fù)雜的分離步驟才能完成，對(duì)環(huán)保和資源利用造成巨大的壓力。

為了克服上述工藝的缺點(diǎn)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)不斷優(yōu)化工藝技術(shù)，創(chuàng)新研發(fā)出磁性石墨烯工業(yè)化生產(chǎn)制備平臺(tái)。通過該制備平臺(tái)產(chǎn)出的磁性石墨烯材料，其尺寸、參數(shù)指標(biāo)、生產(chǎn)可靠性、穩(wěn)定性等方面都達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

據(jù)了解，該智能化制備平臺(tái)在生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制與管理，整個(gè)過程不排放廢液、廢渣，合成的粉體純度高，不需要二次純化步驟，原料利用率接近100%。

2019年，元瓷新材料承擔(dān)了自治區(qū)科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目“磁性石墨烯材料產(chǎn)業(yè)化建設(shè)”。在完善磁性石墨烯生產(chǎn)線基礎(chǔ)上，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步優(yōu)化工藝，下一步有望實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)10噸的中試目標(biāo)。李雙軍表示，由于我國(guó)磁性石墨烯材料基礎(chǔ)研究發(fā)展迅速但產(chǎn)業(yè)化未能同步發(fā)展，推動(dòng)磁性石墨烯的工業(yè)化生產(chǎn)具有積極意義。

“磁性石墨烯材料產(chǎn)業(yè)化建設(shè)”項(xiàng)目解決了電磁防護(hù)、水與土壤污染治理、新能源電池、儲(chǔ)能器件等多領(lǐng)域應(yīng)用問題，系統(tǒng)構(gòu)建了制備平臺(tái)功能體系，打造出人、機(jī)、物全面互聯(lián)的新型基礎(chǔ)設(shè)施。該技術(shù)的突破使我國(guó)磁性石墨烯材料的產(chǎn)業(yè)化成為可能，將打破國(guó)外磁性石墨烯相關(guān)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)壟斷的格局，大大提高我國(guó)石墨烯產(chǎn)品的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。