新研发的智能化制备平台,实现了自动化控制与管理,整个生产过程不排放废液、废渣,合成的粉体纯度高,不需要二次纯化步骤,原料利用率接近100%。

石墨烯材料及其复合材料是国家的战略性产业,已经渗透到国民经济、国防建设和社会生活的各个领域。作为全球热门的前沿材料,我国石墨烯材料正处于大规模产业化的起跑线上。

科技日报记者5月7日从内蒙古赤峰市科技局获悉,一种采用自主新技术制备的磁性石墨烯,在内蒙古科技成果转化项目的支持下进入了产业化开发阶段。项目采用高效可控的制备方法合成新材料,突破了产业化制备高性能磁性石墨烯复合物材料的技术瓶颈,填补了我国磁性石墨烯工业化生产空白。

新技术让石墨烯有了磁性

随着科技的发展和市场需求的拓宽,市场上现有的石墨烯材料已经无法满足一些领域的需求,亟待开发一些新兴的石墨烯复合材料

“石墨烯新材料产业化的关键和难点是相关材料的制备与转移技术。”该磁性石墨烯项目承接单位、内蒙古元瓷新材料科技有限公司(以下简称元瓷新材料)副总经理李双军介绍,2016年企业研发团队与哈尔滨工业大学化工与化学学院开始密切合作,共同研发磁性石墨烯的制备工艺。

研发团队通过对材料、性能和生产工艺的创新,使磁性粒子负载在石墨烯表面,创造了以石墨烯为基体、集磁性与电性能于一体的多功能复合材料。

“磁性粒子负载在石墨烯表面,实现两种不同功能的组元之间可控组装并紧密结合在一起,构成一体化功能复合材料。在发挥各自功能的基础上互补,创造出以石墨烯为基体的磁性材料。”李双军告诉记者,磁性石墨烯获得了内蒙古自治区2020年新材料首批认定,有望在电磁屏蔽和电磁波调制、国防军工、新能源应用等领域发挥广阔应用前景。

制备工艺实现材料绿色高产

据李双军介绍,传统获取磁性石墨烯材料的技术主要有两种途径,一种是将铁、钴、镍等磁性材料与碳材料物理混合,这种物理混料方式产生的复合材料,很容易发生分离,不能发挥预想的作用。另一种是采用多种原材料在有机溶剂中裂解和复合的化学方式制备,产品在液相中形成,需要经过多次水洗和复杂的分离步骤才能完成,对环保和资源利用造成巨大的压力。

为了克服上述工艺的缺点,研发团队不断优化工艺技术,创新研发出磁性石墨烯工业化生产制备平台。通过该制备平台产出的磁性石墨烯材料,其尺寸、参数指标、生产可靠性、稳定性等方面都达到了国内领先水平。

据了解,该智能化制备平台在生产过程中实现了自动化控制与管理,整个过程不排放废液、废渣,合成的粉体纯度高,不需要二次纯化步骤,原料利用率接近100%。

2019年,元瓷新材料承担了自治区科技成果转化项目“磁性石墨烯材料产业化建设”。在完善磁性石墨烯生产线基础上,项目团队进一步优化工艺,下一步有望实现年产10吨的中试目标。李双军表示,由于我国磁性石墨烯材料基础研究发展迅速但产业化未能同步发展,推动磁性石墨烯的工业化生产具有积极意义。

“磁性石墨烯材料产业化建设”项目解决了电磁防护、水与土壤污染治理、新能源电池、储能器件等多领域应用问题,系统构建了制备平台功能体系,打造出人、机、物全面互联的新型基础设施。该技术的突破使我国磁性石墨烯材料的产业化成为可能,将打破国外磁性石墨烯相关产业化技术垄断的格局,大大提高我国石墨烯产品的国际市场竞争力。

作者 hhh

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