綿陽一鼎新材料技術有限公司成功研制電化學真空石墨烯剝離生產技術及其創新型設備

本刊記者曹福成報道：董事長周興明率玉溪銫銣科技和綿陽一鼎新材料技術兩個有限公司通過超真空分子蒸餾法分離提純技術獲得超純金屬，研制電化學真空石墨烯剝離生產技術及其創新型設備獲得成功，為我國國防和工業建設作出重要貢獻。

玉溪銫銣科技和綿陽一鼎新材料技術兩個有限公司是有著國資背景的股份制企業，專業從事超高純堿金屬及堿土金屬生產和應用研發，公司專業技術打破長期以來國外壟斷局面，在該領域已躋身全球前列。

公司創始人董事長周興明、副總經理王勝龍帶領的全明星科研陣容擁有中國壟斷核心技術，潛心研發出全中國唯一的超純金屬提純配套設備及產品的應用。成功通過超純金屬超真空分子蒸餾法等分離提純技術獲得品質達到世界級的超高純氧化鈹、金屬銫、金屬銣、鋰同位素等高端前沿軍工材料的生產和應用研發。高純度新材料在對技術苛刻的國防軍品、航空航天、武器裝備、5G通訊及空間技術市場一克難求。

一、綿陽一鼎新材料技術有限公司自主研發中國首臺套磁流體發電堿金屬精確注入系統

隨著功能金屬材料的市場應用，綿陽一鼎憑借團隊科研實力，拓展研發出全國首臺套磁流體發電堿金屬精確注入系統。完成并研發全國首臺套原子鐘（量子頻標）堿金屬高精度注入及封裝系統。系統的研制成功，使我國在空間飛行器的在軌時間、推進速度、使用年限及時間頻率有了重大提升，為國家國防安全、軍工、導航、通訊等提供了強有力的保障。

二、綿陽一鼎新材料技術有限公司自主研發成功石墨烯電化學剝離系統設備

石墨烯由于有諸多獨一無二的特性，在自然界中最薄、最結實，導電性極好，因此在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景，被認為是一種未來革命性的材料，在工業領域中幾乎無所不能。

我國石墨資源豐富，價格低廉。正是看到了石墨烯的應用前景，綿陽一鼎新材料技術有限公司于2020年建立石墨烯相關技術研發中心，嘗試使石墨烯商業化。進而在工業、技術和電子相關領域獲得潛在的應用專利，設立專項研發資金，致力開拓國內市場。爭取未來3年內實現產值人民幣12億元。

為了從石墨中剝離出高純度的石墨烯，玉溪銫銣科技和綿陽一鼎新材料技術公司自主研發的石墨烯設備屬于電化學剝離系統（見下圖），每臺設備年產50噸高端石墨烯粉。中性電解液中剝離，產量高，一次性剝離80%為單層（2nm以下，6層以內）片徑5～15um。石墨烯粉固定碳含量為99.99%，該工藝路線短，原材料來源廣，過程工藝平穩可控，生產過程不產生水污染。該系統已獲得國家知識產權局頒發的3個發明專利和6個新型實用專利。

1.主要設備：電解電源、電解池、液體循環泵、電化學感應探頭、循水池；2.石墨板連接電極，置入電解池；3.循環水池中加入去離子水 2000/L，同時加 0.1mol/L（NH4）2SO4+H2O并開啟循環水池攪拌裝置；4.啟動液體循環泵，待液面達到平衡；5.啟動電解電源，觀察電解電源儀表；6.設置電壓5V、電流 3000A、pH5.5；7.過程中經常關注水溫不超45℃；8.觀察陽極板全部剝脫落，電解周期完成；9.換入新的極板，剝離工藝繼續進行；10.剝離完成后的漿料進行真空過濾，過濾后液返回貯罐，循環使用，濾渣轉入下步工序進行超聲波分散剝離。

整個系統是全自動控制，閉環式剝離。該系統僅由4人便可完成從填料、剝離、烘干、包裝等整個工藝中的工序，生產工藝清潔、環保。這套系統的設計制造為國家填補了電化工剝離的空白。

三、玉溪銫銣科技和綿陽一鼎新材料技術公司在石墨烯研究開發上具有獨特技術優勢

公司優勢主要表現在：年產30t高端石墨烯生產線已布局完成并進入生產狀態。生產產品經權威部門檢測，石墨烯單層率85%，比表面積30～50um，純度≥99.99%。該項獲得國家發明專利3項，新型實用專利6項。該產品非常適合用于超級電容儲能、全固態鋰電池負極材料的二元包覆、聚丙烯腈石墨烯復合材料（碳纖維）、高端電子產品的導電導熱、高端油墨等。利用自身高端石墨烯產品優勢，公司現與西安電子科技大學張彥民博導團隊的超級電容項目，西北工業大學李煥勇博導團隊的聚丙烯腈石墨烯復合材料（碳纖維）項目正在研發。公司自產高能動力鋰電池硅覆石墨烯已通過論證，生產原料正與西安交通大學汪敏強博導團隊、陜西理工大學李樂博導團隊、西安建大馬博士團隊進行全固態鋰電的制作、封裝、充放電實驗。經370 次充放電，衰減 5%。充電時間按現有鋰電加速50%，儲能620wh/kg。

目前，石墨烯已廣泛應用于基礎研究、傳感器、晶體管、柔性顯示屏、新能源電池、海水淡化、儲氫材料、航空航天、感光元件、復合材料、生物等諸多領域。中國石墨烯產業聯盟預計，2020年石墨烯產業化規模將取得突破，全球石墨烯材料市場將達1000億元，分布在新能源、電子信息、復合材料、節能環保、熱管理、生物醫藥等各領域。據悉，未來10年內，石墨烯主要作為改性材料來提高傳統材料與功能器件的性能，主要應用領域包括動力電池/超級電容、防腐涂料、改性化纖、改性橡塑材料和導熱散熱材料等，其價值在于支撐傳統產業升級換代。未來10～20 年，石墨烯將在柔性電子產業領域發揮關鍵作用，在柔性顯示、柔性傳感、可穿戴設備等領域催生變革性技術和新興產業，石墨烯作為下一代高頻晶體管核心材料的技術將走向成熟，由此在電子信息技術領域勢必引發顛覆。

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