石墨烯，一種技術含量非常高、應用潛力非常廣泛的碳材料，憑借優異性能可廣泛應用于新能源汽車、航空航天等多個領域，被《中國制造2025》列為戰略前沿材料之一，成為“十三五”新材料領域的重點發展對象。

“我們將以創新驅動為先導，打造世界級石墨烯生產和應用基地，推動廣西‘2025中國制造’產業升級。”近日，國際知名電化學專家、國家自然科學獎二等獎獲得者、廣西大學可再生能源材料協同創新中心主任沈培康教授向記者描繪了依托廣西大學多學科融合的優勢，推動石墨烯產業發展的未來前景。

突破批量制備石墨烯瓶頸

作為材料界的新星，石墨烯因具有極好的電學、力學、熱學以及光學性能，在半導體產業、光伏產業、鋰離子電池、航天、軍工、新一代顯示器等傳統領域和新能源、新材料等新興領域都將帶來革命性的技術進步。

“盡管石墨烯在諸多領域有著巨大應用，但是沒有一種方法可以大批量生產石墨烯。”沈培康教授介紹說，二維石墨烯存在著合成成本高，工藝復雜;易于堆積或團聚;分散于穩定劑中，濃度很低等材料制備和應用難點。

在制備三維石墨烯并降低成本的道路上，沈培康教授團隊展開了長期研究，并邁出了關鍵一步——發明了離子交換樹脂一步法批量制備三維多級孔石墨烯材料。“石墨烯三維化是二維石墨烯片應用瓶頸的關鍵技術，我們通過離子交換樹脂一步法制備三維類石墨烯材料，產品合成工藝簡單，原料來源廣泛，成本低廉，可以成噸、成百噸生產。”沈培康教授說。

在研究中，沈培康教授團隊發現，此方法合成的三維多級孔自摻雜(氮、磷、硼等)類石墨烯材料具有其它碳材料包括商用石墨烯在內的碳材料不具備的性質，比如高比表面積、高導電性、自摻雜、多級孔結構等。

應用擴展到車體輕量化領域

石墨烯的實際應用范圍廣泛，車體輕量化就是其中一個重要領域。

由于環保和節能要求日趨嚴格，汽車輕量化已日漸成為世界汽車發展的趨勢和熱點。研究數據表明：汽車重量每減少10%，燃油消耗可降低6%—8%。

近年來，作為一種新型的超強材料，石墨烯在汽車工業領域正受到廣泛的重視。“石墨烯是目前已知最薄和最強韌的納米材料，斷裂強度是鋼材的200倍，拉伸幅度可達到自身尺寸的20%。”沈培康教授說。

目前，廣西大學可再生能源材料協同創新中心正在對三維石墨烯材料的應用擴展到車體輕量化領域，實驗室研究表明三維石墨烯在車體輕量化增強材料方面有巨大的應用前景。

“我們擬用3D石墨烯超增強因子，制備超輕超強高分子納米復合材料。”沈培康教授表示，通過將石墨烯整合到復合材料，在車體結構中，特別是在承載車體中，取代或部分代替超強鋼構件和高強鋼構件和替代鋁合金構件，以實現降低車體的自身重量，提高車體的可設計性和安全性;部件的易生產性，降低成本以及提高燃油效率或提高電動汽車的續航能力等。

促進廣西石墨烯產業新發展

在平臺建設方面，球差電鏡等大型儀器已陸續就位;在石墨烯批量制備方面，目前正在籌建中試生產示范車間，年產預計10噸;在石墨烯大規模應用方面，已與廣州汽車集團和廣西睿奕新能源建立了緊密的技術合作，分別合作研發石墨烯增強車體材料，車用動力鋰硫電池、燃料電池和特種鋰一次性電池……廣西大學可再生能源材料協同創新中心自成立以來，已在三維石墨烯應用研發方面取得了一系列成果。

“下一步，我們將通過成立石墨烯研究院;建立中試生產示范基地和石墨烯產業園;培養和引進石墨烯專業人才;創建廣西石墨烯產業聯盟，建立協同合作機制等舉措，努力將廣西打造成為世界粉末石墨烯生產和大規模應用基地。”沈培康教授說。

目前，石墨烯產業的發展前景已引起廣西自治區的重視。

“可再生能源材料協同創新中心是支優秀的研究團隊，對石墨烯有獨到研究，在業界占領了一席之地，大有可為。”近日，廣西壯族自治區黨委常委、自治區常務副主席唐仁健到廣西大學可再生能源材料協同創新中心調研時表示，既要抓好石墨烯基礎理論研究，也要把技術推向市場，盡快形成產業。自治區政府將優先支持石墨烯產學研項目，在科研經費、人才引進、產業園區規劃建設等方面給予傾斜，推動廣西新能源材料創新盡早取得新突破。

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