2010年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫以“在二维石墨烯材料的开创性实验”共同获得诺贝尔物理学奖。此后,石墨烯概念逐渐为大众所熟知,石墨烯产品也如雨后春笋般纷纷涌现,铺天盖地席卷而来。
经过近几年的发展,石墨烯在复合材料(功能涂料、塑料、橡胶等领域的添加剂改性)、锂电池导电添加剂、智能内暖服饰等领域产业化发展方面取得了突破性进展。特别是在润滑油领域,利用石墨烯超凡润滑、高强度的物理特性研制出的石墨烯发动机保护剂,已经实现量产并投入市场。
不要惊讶,石墨烯优异的性能使其在众多领域具有应用价值,是未来最具潜力的先进材料之一。因此早在2010年之前,中国科研界就已经展开了对石墨烯材料的研究,研发成果后来居上,甚至可以说走在了国际前沿,因为在中国,践行几十年如一日工匠精神的科研人员大有人在。
墨润,一段20年的石墨烯科研微观史
广东东莞市天润电子材料有限公司的董事长纪玉信带领他的团队在石墨应用领域已经探索了20多年。1997年3月,纪玉信成立了天润公司,当时国内没有与石墨相关的科研机构,技术资料也相当匮乏。经过在石墨领域17年的苦苦探索之后,墨润石墨烯发动机保护剂在2014年获得了两项国家专利。期间经历的科研险途,都一一化解在这款名为墨润的石墨烯发动机保护剂里。
首先要解决的问题是石墨烯大规模生产的问题。诺贝尔物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫用胶带纸粘贴获取石墨烯演化而来的机械剥离法,已经成为实验室制备少量石墨烯的常用方法。但依靠这种方法获得大批量的石墨烯无法实现。为了解决这一困难,纪玉信和他的团队经过数百次试验,独创了一条他人没有走过的技术之路——电化学插层法,成功制备出大批量的纳米级石墨烯。这种方式生产的石墨烯不含有金属元素和酸根粒子,可以安全地添加到润滑油中。
然而,纳米级的石墨烯粒子在液体中易团聚、易悬浮,如何让石墨烯粒子均匀分散在机油中则成了一个世界性的难题。易团聚这一性质使它在各个领域的大规模应用都遇到瓶颈。如果分散不好,石墨烯良好的抗磨性无法在润滑油中起到实际的作用。经过三百多次的试验之后,纪玉信带领团队终于研制出超级分散剂CF30,由此彻底解决了石墨烯在机油中悬浮和分散的技术难题。
最终合成的墨润石墨烯发动机保护剂,经过国家汽车质量监督检验中心、交通部汽车运输行业能源利用检测中心等多个国家权威机构认证,被认为在提高燃油效率、减少尾气排放上有明显效果。
同时,长达5年的专业测试和台架试验让天润公司信心十足。2017年,墨润石墨烯发动机保护剂走出实验室,正式投入市场,受到了汽车后市场领域的经销商、服务商以及广大车主的追捧。在未来,天润将对市场进行细分及促进产品差异化,以迎接市场需求多样化带来的挑战。
一款看似简单的工业产品,依托专业的科研团队和开拓进取的创新精神,将触角伸入到了纳米技术领域,推动石墨烯材料技术向前发展,将我国石墨烯材料产业化应用上升到一个新台阶。
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