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一塊一厘米厚的石墨烯板,能夠讓一頭5噸重的成年大象穩(wěn)穩(wěn)站在上面;用石墨烯做的手機電池,一秒內就能把電充滿;以石墨烯為材料的平板電腦,可以隨意折疊成手機大小放在口袋里……石墨烯被譽為后硅時代的“神奇材料”,這種目前已知的世上最薄、最堅硬的材料正是當下最前沿的科技材料,被各國爭相研究和開發(fā)。由于青島蘊藏豐富的石墨資源,發(fā)展優(yōu)勢得天獨厚。石墨烯產業(yè)在青島的發(fā)展也是處在全國前列。在青島不僅誕生了我國第一條石墨烯輪胎,青島高新區(qū)作為中國北方唯一的國家級石墨烯產業(yè)創(chuàng)新示范基地和青島國際石墨烯創(chuàng)新中心已經吸引了一批關聯度大、產業(yè)鏈長、具有核心競爭力的石墨烯研發(fā)和產業(yè)項目迅速集聚,以石墨烯為引領的先進碳材料特色產業(yè)在青島已經初步顯現。
生產
諾貝爾獎得主在青建廠 青島作為國內石墨資源三大主要產地之一,具有發(fā)展石墨烯產業(yè)得天獨厚的優(yōu)勢。青島高新區(qū)作為中國北方唯一的國家級石墨烯產業(yè)創(chuàng)新示范基地和青島國際石墨烯創(chuàng)新中心,致力于鏈接國內外創(chuàng)新資源,為企業(yè)、科研院所和高校搭建“青島機會”。目前,隨著創(chuàng)新型企業(yè)不斷涌現、產業(yè)鏈整合程度持續(xù)加深,石墨烯產業(yè)正在成為青島未來發(fā)展的新動力。記者從市科技局了解到,目前我市共有從事石墨烯相關研究的企業(yè)和機構30余家。
今年由石墨烯諾貝爾物理學獎獲得者安德烈·海姆教授與青島德通納米技術有限公司、青島南墅資產運營有限公司共同組建的工廠在青島開建。目前,在建廠房6000平方米,預計2016年底交付使用,2017年上半年投產。記者了解到,這家從事新型石墨烯復合材料生產的科技型公司,注冊資本7000萬元,公司將安德烈·海姆教授團隊開發(fā)的石墨烯復合材料技術與蕭小月博士團隊開發(fā)的石墨烯生產工藝相結合,致力于石墨烯工程塑料、石墨烯納米復合材料及其設備的設計、開發(fā)、生產及商業(yè)化應用,該技術在國際國內處于領先水平。公司現階段,針對輕質高強度石墨烯復合材料進行應用開發(fā)和生產,瞄準新能源汽車和游艇以及航天航空市場應用,同步建設石墨烯復合材料應用開發(fā)基地和青島市低維材料工程技術研究中心,推動石墨烯復合材料在LED照明系統、汽車工業(yè)、新能源、航天航空、游艇等產業(yè)方向上的應用。目前,該公司正通過工藝優(yōu)化,規(guī)劃在1年內實現年產5000噸石墨烯漿料的產能。公司的生產線采用自主開發(fā)的石墨烯物理生產工藝,在國際國內行業(yè)具有獨特性和領先性,克服了因化學生產工藝而帶來的嚴重環(huán)境污染和安全隱患。
溯源
萊西南墅鎮(zhèn)是世界石墨之鄉(xiāng) 記者了解到,萊西市南墅鎮(zhèn)是世界著名的石墨之鄉(xiāng)。從2010年開始,南墅鎮(zhèn)就制訂了“發(fā)揮優(yōu)勢、整合資源、振興產業(yè),打造特色”的工業(yè)化發(fā)展路子,整合眾多石墨企業(yè),規(guī)劃建設了占地面積1200畝的南墅石墨和建材特色工業(yè)園,并于2012年被青島市確立為 “青島萊西市石墨新材料產業(yè)集聚區(qū)”。經過幾年的投入建設發(fā)展,目前集聚區(qū)共入駐企業(yè)14家,其中已認定規(guī)模以上企業(yè)6家,被確定為青島市重點項目4個(卡諾、新天和、岳石、南墅石墨新材料工業(yè)園),投資過億元項目11個,重點項目有代表國內石墨行業(yè)最高技術水平的石墨烯生產企業(yè)——青島德通納米技術有限公司;石墨精細加工、鋰電池負極材料生產企業(yè)——青島大華電子科技有限公司、青島新天和碳材料有限公司、青島岳石新能源科技有限公司;高檔陶瓷、新型建材生產企業(yè)——青島卡諾陶瓷有限公司、青島鑫鵬翔建材有限公司。 “今后安德烈·海姆教授將與我們有技術上的合作,我們希望能將石墨烯整體產業(yè)鏈建立起來,完成整個產業(yè)規(guī)劃,不斷拓展國外市場,實現國內國外市場兩手抓的局面。 ”青島德通納米技術有限公司董事長蕭小月說。
首創(chuàng)
首條石墨烯導靜電輪胎下線 今年9月14日,高新區(qū)華高墨烯與森麒麟輪胎合作,采用石墨烯與膠質復合改性制備技術,生產出了世界上首條石墨烯導靜電輪胎。華高墨烯成立于2012年12月,面向海洋與軍工兩大領域,致力于復合材料、安全防護、環(huán)境工程等方向上石墨烯的技術與產品研發(fā)。森麒麟輪胎2009年7月正式投產,致力于綠色、高品質、高性能的高端半鋼子午線輪胎及航空輪胎的研發(fā)與生產。今年8月,雙方在青島高新區(qū)簽約,共同開發(fā)生產石墨烯導靜電輪胎。記者了解到這種輪胎從2015年9月取得專利,到2016年9月14日產品下線,歷時一年。世界首條石墨烯導靜電輪胎的下線,標志著一個擁有獨立知識產權的新產品在中國誕生,這是一場輪胎行業(yè)的技術革命。 “從外觀看,石墨烯導靜電輪胎與普通輪胎沒有差別,但作用卻大得多。 ”高新區(qū)華高墨烯公司石墨烯導靜電輪胎技術負責人郭洪云說,這種輪胎采用石墨烯與膠質復合改性制備技術,克服了現有拖曳式汽車防靜電技術和裝備打火花、易磨短、易脫落、不能可靠導出車體靜電等缺點,通過具有導靜電功能的輪胎胎面接地,實現全時段、連續(xù)、可靠地導出車體靜電。與現有汽車防靜電技術和設備相比,石墨烯導靜電輪胎不需額外增加車載設備,無安全隱患,能有效避免汽車靜電對司乘人員造成的傷害,杜絕汽車火災和爆燃,特別適用于易燃易爆品運輸車、電子設備專用車、軍(警)用等特種車輛。同時石墨烯導靜電輪胎的散熱功能和機械強度也有突出表現,拉伸強度、抗撕裂強度、模量等物性均比普通輪胎有大幅提高。另外,采用本技術,原輪胎生產設備(線)無需大規(guī)模技術改造,可以對各類別(型號)輪胎制備工藝配方進行石墨烯復合改性,如各型汽車輪胎、航空輪胎、軍(警)用等特種車輪胎,制備出石墨烯導靜電輪胎,綜合性能將大幅提升,且能保持與原輪胎外型、尺寸、重量及動力性能不變。 “我們這段時間一直在做市場鋪墊,經過這段時間的準備,市民在12月中旬就可以在市場買到我們的石墨烯輪胎了。”郭經理告訴記者。
【應用】
石墨烯車胎能跑9萬公里 “目前產品主要用于家用轎車輪胎。”郭洪云說,與森麒麟輪胎的合作是基于本土優(yōu)勢,也是開展合作的第一家,華高墨烯希望打造真正中國創(chuàng)造的輪胎品牌,未來還會與更多的輪胎廠家合作,產品的重點也將轉向特種車輛、航空、電子設備專用車輪胎等。石墨烯導靜電輪胎投產后,根據計劃,一期年產100萬條,二期年產將達到200萬條。
現實生活中,使用了石墨烯導靜電輪胎的車輛會有哪些不同呢?郭洪云說,這首先體現在輪胎的導靜電功能上,車主冬天到加油站加油時,再也不用擔心穿的毛衣或者身上的毛發(fā)會引起車輛火災;其次,在保證輪胎整體構件、花紋不變的情況下,車輛在干地上的剎車距離會極大縮短;再者,輪胎使用里程會增加1.5-1.8倍,如果普通轎車輪胎的使用壽命為5萬公里,那么石墨烯導靜電輪胎的使用壽命就是9萬公里。家用轎車一旦用上石墨烯導靜電輪胎,車主不免擔心購車或換輪胎成本會增加,研究人員給記者算了一筆賬:與普通輪胎相比,石墨烯導靜電輪胎的生產成本提高了20%到30%,價格自然會相應升高;但這種輪胎不僅安全性能高,而且不需額外增加車載設備,同時輪胎使用里程大幅增加,換胎的頻率減少。經測算,在輪胎壽命周期內,使用石墨烯導靜電輪胎的車輛,總體成本會降低60%。
撰稿攝影 記者 徐棟 通訊員 郭洪云