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一塊一厘米厚的石墨烯板,能夠讓一頭5噸重的成年大象穩穩站在上面;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。由于青島蘊藏豐富的石墨資源,發展優勢得天獨厚。石墨烯產業在青島的發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,青島高新區作為中國北方唯一的國家級石墨烯產業創新示范基地和青島國際石墨烯創新中心已經吸引了一批關聯度大、產業鏈長、具有核心競爭力的石墨烯研發和產業項目迅速集聚,以石墨烯為引領的先進碳材料特色產業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,具有發展石墨烯產業得天獨厚的優勢。青島高新區作為中國北方唯一的國家級石墨烯產業創新示范基地和青島國際石墨烯創新中心,致力于鏈接國內外創新資源,為企業、科研院所和高校搭建“青島機會”。目前,隨著創新型企業不斷涌現、產業鏈整合程度持續加深,石墨烯產業正在成為青島未來發展的新動力。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·海姆教授團隊開發的石墨烯復合材料技術與蕭小月博士團隊開發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、生產及商業化應用,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、新能源、航天航空、游艇等產業方向上的應用。目前,該公司正通過工藝優化,規劃在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的石墨烯物理生產工藝,在國際國內行業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境污染和安全隱患。
溯源
萊西南墅鎮是世界石墨之鄉 記者了解到,萊西市南墅鎮是世界著名的石墨之鄉。從2010年開始,南墅鎮就制訂了“發揮優勢、整合資源、振興產業,打造特色”的工業化發展路子,整合眾多石墨企業,規劃建設了占地面積1200畝的南墅石墨和建材特色工業園,并于2012年被青島市確立為 “青島萊西市石墨新材料產業集聚區”。經過幾年的投入建設發展,目前集聚區共入駐企業14家,其中已認定規模以上企業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園),投資過億元項目11個,重點項目有代表國內石墨行業最高技術水平的石墨烯生產企業——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——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——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鏈建立起來,完成整個產業規劃,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
首條石墨烯導靜電輪胎下線 今年9月14日,高新區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、環境工程等方向上石墨烯的技術與產品研發。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與生產。今年8月,雙方在青島高新區簽約,共同開發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、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勢,也是開展合作的第一家,華高墨烯希望打造真正中國創造的輪胎品牌,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