“黑金”“新材料之王”——石墨烯是目前最轻、最薄、强度最高、导电性和导热性最好的纳米级新材料,具有广泛的应用前景。作为国内涂料行业的技术先驱,信和新材料股份有限公司牵头组建泉州新型涂料技术研究院(以下简称涂料研究院),研发石墨烯制备、生产的核心技术,积极探索石墨烯这块“香饽饽”在泉州不同领域的应用,走出了一条协同创新推动产学研合作的发展新路。

构筑电磁辐射安全“防护网”

把石墨烯用在涂料上会有什么样的效果呢?日前,涂料研究院院长王诗榕向记者展示了一款新研发的石墨烯防电磁波辐射涂料。

“这款‘智能吸’涂料添加了石墨烯,具有明显的防辐射作用。”据介绍,现代人不可避免地会受到各种家用电器产生的无线电波和电磁波辐射的影响。世界卫生组织调查显示,电磁波辐射是皮肤病、心血管疾病、糖尿病、癌突变的主要诱因,对孕妇的伤害更是不容小觑。

王诗榕告诉记者,石墨烯具有吸收电磁波的特性。利用这一特性,该院成功地解决了石墨烯在水性涂料中的分散和稳定问题,研发的智能吸石墨烯涂料在防电磁波辐射方面具有优异的表现。

目前,一桶石墨烯涂料售价在1200元左右,可粉刷60~70平方米的建筑墙体。据介绍,该涂料可以涂刷在建筑的任何部位,可广泛应用于用住宅、写字楼、酒店等民用建筑。

除了在民用领域研发防辐射涂料之外,涂料研究院还利用石墨烯研发出一系列防辐照射线、防腐蚀等应用于特种领域的高强度涂料。核电设施涂覆材料抵御的是高强度的辐照射线,是核电设施不可或缺的保护层。王诗榕介绍,国内现有运营、在建和筹建的核电站近40座。每座需要使用的涂料吨数往往以千百万吨计。

长期以来,我国核电涂覆材料大多为美、日等国外厂商所垄断,涂料研究院推出的这一核电防辐射涂料有着非常广阔的应用前景,填补了国产涂料行业在核能设施涂料应用领域的空白。

研发石墨烯制备新技术

目前常见的石墨烯制备方法主要包括机械剥离法、石墨氧化还原法、球磨法等方法。据介绍,现有的石墨烯制备方法普遍存在生产效率低、生产成本高、操作复杂以及生产出来的石墨烯材料质量低、易团聚等缺点。

为了达到石墨烯材料低成本、高产量的要求,涂料研究院与哈尔滨工业大学进行深度合作,组建了一支石墨烯复合新材料的研发团队。我们研发出以廉价碳酸盐为主要碳源的燃烧合成方法制备石墨烯,该方法工艺路线短、成本低廉、适合量产,目前已获得国家发明专利。王诗榕介绍,燃烧合成法是继石墨氧化还原法之后又一种具有工业前景的制备石墨烯粉体的方法。其所制得的石墨烯片层直径为几百纳米,厚度小于3nm且不易团聚,在溶剂中分散性好,目前已经在实验室中成功制备出多种石墨烯粉体。

同时,涂料研究院也已成功开发具有自主知识产权的低成本燃烧合成制备,目前正在筹备建设材料制备的中试生产线,开展该技术的工业化中试工作,推进石墨烯的生产技术开发和后续实际应用。

王诗榕表示,如何让石墨烯领域的科研成果和泉州本地传统产业发展更紧密地结合,将成为涂料研究院今后产学研结合的一个重要方向。在泉州许多传统领域,石墨烯的应用都大有可为。我们在加快石墨烯产业创新发展的同时,将积极促进与石墨烯相关的其他本地产业的技术进步,达到以点带面的推进作用。王诗榕说,举个例子,石墨烯具有杀菌和抑菌的功能,如果能够将其添加到纤维、服装、卫生用品中,那么产品的性能将能得到很大的提升。

王诗榕告诉记者,展望未来,涂料研究院将积极发挥新型研发机构集聚辐射和服务产业创新发展的作用,突破基础科研和产业化应用的瓶颈,打造石墨烯”智造高地。