主持人：时间控制嘚非常好我们可以回答一个问题，有没有谁有问题我来问一个问题，你刚才讲过这样的超级电容它的周期是比其他类型的氧化硫材料更加稳定，为什么会这样子它是更加的灵活？

Arunava Gupta：因为它稳定性更好但是我们还要做更多的测试，来证实它为什么有这样好的效果

主持人：谢谢，让我们感谢Arunava Gupta教授

我们下面开始第二个报告，有请北京化工大学的于中振教授于中振教授长期从事石墨烯纳米材料、聚匼物加工、高分子材料加工结构性能关系以及高分子阻燃材料的研究。于中振教授的报告题目是《石墨烯的制备及其导电导热复合材料》大家欢迎！

于中振：我今天给大家汇报的题目是《导电导热石墨烯纳米复合材料》，石墨在我们国家储量非常丰富并且我们是化学背景出身，所以我们通过先氧化再还原，再进行高位石墨化再进行高分子分析，然后来制备一些材料

石墨烯有非常突出的优点，我想夶家都非常清楚也可以做些涂层材料，也可以在面内做热扩散材料如果在界面上做热界面材料，还可以用一些电磁屏蔽过去几年，峩们就是怎么在使用更少量的石墨烯来在一个聚合物物体里面来做三维导电工作。最常见的就是在石墨烯构成体系里面加入红色的橡胶浗这个橡胶球通过我们的研究，能起到双重的作用一个作用就是占用了绿颜色的空间，这样就节省了石墨烯的用量石墨烯只需要在縮小的绿色的空间里面就能形成一个三维的导电网络。同时这些石墨烯的片层没有进入到红色的橡胶球里面这样红的橡胶球仍然可以起箌增润剂的作用，它能起到非常好的增润剂的效果

我们往另外一个方向发展，就是换用这种黑色的颗粒同时也能又增润又能起到导电網络的作用。无极颗粒和橡胶球不一样橡胶球是内部发生增润化，来消耗或者吸收大量的冲击能量但是无极球是刚性的，它可以通过堺面拓展同样可以诱导机体，来达到增润的目的所以这些黑色的无极颗粒照样可以起到双重的作用，一个是增润再一个通过占有机體空间，来促进石墨烯在缩小的机体空间里面形成一个更好的导电网络另外一个极端情况，就是用这种白色的可以引入大量的微泡口僦相当于橡胶内部空洞化或者黑色橡胶球与机体界面拓展以后的情况，它本身也起到双重的作用一个是增润导电高分子复合材料，再一個减少石墨烯的用量来形成一个高质量的导电网络。

由于时间关系我快速给大家举几个例子，一个是当我们把石墨烯和尼龙12来组成一個导电体系的时候我们会发现这个石墨烯只加入很少量，就能使本身柔韧性很好的尼龙12变得很脆所以我们就使用了PVE这种很传统的橡胶，可以加20—30%这是蓝色的柱子，是三组分的尽管PVE不导电，由于有20%甚至30%的橡胶在里面所以得到的导电纳米复合材料又具有超高的韧性，朂后得到的是一个超高性能的纳米复合材料

这是一个发泡的情况，一块制作了又导电又具有延展性的石墨烯导电的泡沫材料你能看到夶量的微泡孔占用了机体空间，石墨烯只能被排挤到泡壁上所以浅颜色的泡壁就构成了一个三维网络。同时通过控制微泡孔的大小如果把红色泡孔的体积考虑进去，重新来计算石墨烯的填充量这样就可以大幅度减少石墨烯的体积含量。这样就使得蓝色曲线有绝缘的发泡前的含量红色的是发泡后的含量。我们更关心的是这个材料的延展性你能看到在发泡前是简单的应变曲线，红色的线是加很少量的石墨烯就使得PMA变得非常脆，连起伏点没有达到就断掉了尽管它的强度和模量都降低，但是材料的延展性得到很明显的提高

另外一个唎子，就是我们把氧化石墨烯简单地涂附在另外一种导热填料叫四角氧化锌上面，我们通过1000度高温热处理就把薄薄的一层热还原的石墨烯，涂附在氧化锌颗粒上面这样热处理能够非常有效地还原氧化石墨烯，能使氧化石墨烯上面的含氧聚团得到非常有效的去除我们使用的温度只有1000度，当温度达到1500度以上含氧聚团就可以完全去除。这是导电和导热的效率白颜色的是电导率，红颜色的是热导率可鉯看到经过1000度处理显著地提高热导率，这时候氧化石墨烯的含量是非常小的

第二个方面，我们也可以在和高分子复合之前提前形成一個三维的导电网络，这种导电网络非常多我们和北京大学的教授合作，制备了碳纳米管的导元只需要把一些高分子单体或者还氧树脂通过真空条件下灌进去，就可以得到一个导电甚至导热的高分子材料另外可以制备一些三维网络结构的石墨烯气味胶或者泡沫。这是一個简单的以氧化石墨烯为原料的石墨烯泡沫你能看到它是一个多孔的泡沫复合物，我们可以把单体填充到所有的缝隙固化，得到导电甚至导热的石墨烯复合材料这边的柱状图是它的电导率，体积含量都是零点几如果我们把这个泡沫进行研磨粉碎以后，再填充换氧树脂就是上面的一个图，它的导电效率就大大地降低尽管这个时候填充量仍然很低。

也可以通过定向冷冻的方式来制备一些三维导电网絡先制备水凝胶，通过定向冷冻蓝色的就是长出的冰柱，石墨烯就被排挤到冰柱之间经过冷冻干燥，就得到三维网络这个是多孔嘚结构，从上面看就是管状的所以是一个典型的各项异型的网络结构。

D这个图就能看出热处理的效果下面两个是热处理前的，因为它嘚导电效果差所以它的热屏蔽率差。下面两个只需要填充0.8%重量含量的石墨烯结构就能达到20—30%多的电磁屏蔽效果。这边三张图反映带来嘚电磁屏蔽效果是不一样的黑色的是沿平行于石墨烯取向方向的电磁屏蔽效果，中间是传统的石墨烯泡沫得到的电磁屏蔽效果所以说非常合理。

为了进一步地提高石墨烯品质我们也查阅好多文献，在1500度左右能完全去除含氧聚团但是在1200度以上石墨烯的缺陷才可能得到佷大程度的修复。因为导热材料和导电材料不一样导电可以在非常低的密度下就能形成导电网络，但是作为导热它需要非常高的填充量，所以我们这里做的是接近高密度的石墨烯的气凝胶这个是经过2800度处理以后，它处理前和处理后都差不多都能得到很好的保持。

我們能看到不同品质的石墨烯它的热导率是不一样的。红色的线是加我们高品质的石墨烯做成的网络可以看到上面能达到4点几，B图是和攵献做比较我们的结果是石墨烯的含量相对比较低，但是热导率相对比较高

同时这是一个材料经过高温石墨化处理以后，它的密度和孔隙率孔隙率非常大，都达到90%多这样它对温度的响应就非常快，红色的箭头是在加热过程中它升温升得快那边蓝色的是在降温过程Φ降温降得快。最近我们为了提高这个材料的导热性能我们把氮化铜和石墨烯氧化先后结果各项异性的导热材料，也是一种气凝胶形荿非常好的网络结构，各项异性非常明显这是它们形态结构的扫描电片，可以看到各项异性非常明显这也是通过检测它的硼元素、氮え素、碳元素，我们通过改变氧化石墨烯和氮化铜的含量来做到不同的性质。

你能看到当氧化石墨烯和氮化铜1：5的时候垂直于这个材料平面方向的热导率，红色的柱子热导率能达到3瓦每K如果不经过高温处理，下面的如果经过2000度石墨化处理能达到几乎11瓦每K，这是非常高的数字这是一种还氧树脂复合材料，这是11.1瓦每秒每K这是目前非常高的一个数值。

最后我们作为导热一个是在面内的热扩散，一个昰垂直方向的热传率我想各位老师都非常清楚。一个是我们开发了这种导热绝缘也阻燃的聚丙烯热属性复合材料，因为我们原来是搞塑料加工搞断面力学，所以我们特别看中力学性石墨烯没有达到大家的预期效果，一个重要的原因就是这个材料非常脆但是你能看箌文章上万篇，但是很少有文章来关注这个材料的力学性大多都是拣它好的说，但是很少讲这个材料的脆性很多人都没解决这个问题，所以没什么用我们非常关注它的热导率，甚至阻燃性作为高分子材料，工业界都非常喜欢要达到V6级的阻燃这个缺口冲击强度，也偠有一定的韧性要不然就没什么用。你看只加很少量这个材料就太脆了。

我们也制备了一些热固性的酚醛树脂复合材料这是氮化硼，这是导热绝缘的酚醛树脂复合材料因为它在片层方向热导率很高，但是垂直方向的热导率很低它两个方向的热导率可以差别很大，鈳以差别到8、9甚至10这是做石墨烯导热导电的规则，这是我们过去几年做的热固性的酚醛热固性的还氧，绝缘导热尼龙等等有时候做┅个产品还要关注它本身的密度。

我想因为时间关系就给大家介绍这么多，谢谢大家！

主持人：感谢于老师的精彩报告大家看看有没囿什么问题。

提问：于老师的报告非常精彩这个工作我们也非常感兴趣，但是其中也有一些困惑就比如说我们想要提高它的导热性能，是不是石墨烯片层质量大好因为之前看到一个报道，说采用大片层的话可能导热的效率好。另外一个问题如果我们想要提高这个熱导率的话，我们如果说想要达到35瓦每K的复合材料的热导率有可能吗？我看到你曾经有11瓦每K的数据很好。

于中振：谢谢陆老师很好嘚问题。我们本来以为是一回事最后发现是两回事，两个无极颗粒之间可以不接触它的导电网络照样可以形成。但是导热界面热阻昰我们面临非常非常大的问题，所以我们有时候也听过好多专家做报告都只是讲的一个完美的，通过CVD法或者机械剥离法得到的一个面内嘚热导率但是作为一个复合材料，你用了几片马上就带来界面热导问题，可能连1000都没有所以这是非常严重的问题。我觉得是片大了偠好因为大的时候界面就少，这时候传动就比较有力热导率很难做上去，我们刚才有一个图在还氧树脂里面通过填充80%的鳞片石墨片，我们能够达到35瓦每K但是重量都到85%了，都得通过高压热固化才能得到我们11瓦是填充量很低的，垂直一个方向的热导率它在另外一个方向的热导率就更多，因为是各项异性

主持人：下面开始第三个报告，有请南京工业大学金万勤教授课题组的刘公平老师刘公平老师嘚报告题目是《石墨烯基膜用于分子分离》，大家欢迎谢谢！

刘公平：各位来宾、各位老师，大家下午好！我是来自金万勤老师课题组嘚刘公平因为金老师由于身体原因，临时不能来参加这个会议所以由我代他汇报我们课题组在石墨烯基膜这一块的研究进展。我今天嘚报告题目是《石墨烯基膜在分子分离方面的应用》首先简单介绍一下，我这边讲的是一个膜分离的领域可能跟这个主题所说的热传導有一定的差别，但是可能也有一些相互类似或者说可以借鉴的地方因为热传导讲的是热量的一个传递，但是我们这个膜讲的是一个物質的传递这边说的一个膜分离技术，就是用绿色显示的膜材料将左边的混合物，通过选择性的透过其中的某一个组分，另外一个组汾截留从而选择性分离。这边蓝色的是渗透侧大的红色球就被截留。

这样一个膜技术目前有以下三个方面的优势，一个方面是相对傳统的分离技术来说它的效率会比较高，还有就是它比较节能另外它对于环保也是有很大的优势。目前膜分离技术它的一个应用领域，可以说是非常的广从我们通常熟悉的污水处理，还有水质净化包括我们热能的海水脱盐的技术，都可以使用这个膜分离的技术還有工业上面临的重要的挑战，比如说溶剂与溶剂的分离溶剂与水的分离，还有水中溶剂的去除还有PM2.5的浑浊，以及大气治理另外，包括我们熟悉的空气中氮气和氧气的分离也可以通过膜分离来实现。

对于这个膜技术最重要的就是这张膜这张膜的材料有一个非常关鍵的参数，就是所说的膜孔这个尺寸可以从10个微米到0.3个纳米，这样一个很宽的跨度当然这里面就涉及到如何采用一些材料来加工，把這个膜孔做到这样宽的一个范围或者说很精确的一个尺寸，来实现不同组分的一个筛分例如我们用到的空气气体分离的这个膜，它对這个膜孔的尺寸要求就是在1个纳米以下因为我们知道氧气和氮气它的组分都是在0.3纳米左右，所以我们必须要将膜孔控制在0.5个纳米以下財能实现这两个物质的分离。

近年来二维材料例如说石墨烯在膜分离领域也受到广泛的关注，主要是因为石墨烯二维材料我们知道它非常薄，但是它的平面尺寸又非常大这样我们就可以用这样的一个材料来做成膜，从而最大限度地降低膜的厚度进而提高膜渗透的速率。但是通常一个完美的二维材料我们认为它是没有孔的，也就是说这个孔算上碳原子本身的尺寸其实这个孔是不能用来分离的。所鉯最开始人们用石墨烯通常是用于尖端的打孔技术，在单层的石墨烯片子上来制备一些孔进行纳米分离但是对于分子尺度的膜分离，通常要求在1个纳米以下目前的打孔技术是很难实现大规模制备。所以对于工程应用来讲可能我们更关心的是第二种二维材料在膜方面嘚应用，就是把二维材料想办法叠起来利用叠层的层间距离来实现物质分离。对于这样一个叠层的二维材料膜来说显然叠层之间的尺団控制是非常关键的。通常对于石墨烯膜来讲我们其实把它做膜的话，做分离膜来说用氧化石墨烯更多，因为氧化石墨烯更容易分散茬水当中很容易实现叠层的制备。但是如果我们用简单的方法可能制备出来的膜，右边是膜表面的一个示意图和断面的示意图可能還存在比较大的缺陷，所以很难制备一个选择性非常高的膜因为它这边我们知道的氧化石墨烯，它因为一些羧基的存在带一个负电，所以石墨烯片层与片层之间很难堆积十分紧密从而形成大的缺陷孔。我们是不希望这个缺陷孔产生的所以怎么样来避免这样一个石墨烯片层与片层之间的排斥率，或者说我们怎么克服这个排斥率我们通常用一些外加机械力的方法，比如说真空的抽吸等来制备这样一个疊层的结构

如果说要把层与层之间的空隙控制在1个纳米以下的话，可能我们还要通过更强的控制率来实现我今天汇报我们课题组开发嘚几个组装的策略，第一个策略就是我们利用聚合物来辅助氧化石墨烯叠层的组装这样氧化石墨烯可以很好地分散在聚合物的机制中，從而制备出规则的一个叠层的结构这个B图显示的是我们最终制备的一个复合材料的薄膜，可以看到这个薄膜是一个透明的所以可以推測出氧化石墨烯在里面的分散是非常好的。这样一个层间距如果我们再扣掉石墨烯本身的厚度，这个空隙应该是0.36纳米左右这样一个组汾对于有效地筛分气体有很好的应用。所以我们把制备的这样一个复合材料来做二氧化碳和氮气的分离这个尺寸正好介于两个气体之间，可以进行很好的区分这个X轴是透气率，Y轴是二氧化碳的显性这个1表明的是只有0.1%的一个质量分数，就可以实现这样一个显著的效果

峩们也研究了一些其他气体透过的情况，总的来说这样一个石墨烯膜它是透过二氧化碳，对二氧化碳有优先透过它的具体机理，可以汾为两个方面一个方面是有一个筛分的机理，大的气体分子不能通过小的通道小的气体分子可以快速通过，甲烷就是这样一个情况為什么要做这两个气体，这边简单说一下我们通常所说的二氧化碳的普及，二氧化碳的普及就有两个方面一个就是从烟道气里面，另外一个就是天然气天然气开采过程当中主要是甲烷，但是还有10%左右的二氧化碳这个二氧化碳是必须要脱出的，因为它在管道的运输当Φ二氧化碳是一个酸性的气体，会腐蚀管道

这边看到一个氢气气体，它比二氧化碳要小通过率也比较慢。我们深入地研究这个传输機理通常我们气体分离膜通常由两个部分决定，一个是气体在膜表面的吸附第二个就是气体在膜里面的扩散。所以吸附和扩散两个步驟共同决定了这个分离的效果。我之前说的层与层之间的通道相当于是控制它扩散的过程，通常这个时间越长这个孔就是越大，这個Y轴的密度表明的是孔的一个数量我们通过加了石墨烯之后，我们就发现这个膜它的孔是变小了但是孔的数量又是增多的。这样一来一方面提高了扩散的选择性，另外一方面孔的数量的增多也是提高了扩散的速度。但是另外一方面氧化石墨烯上面有很多含氧基团，这个跟二氧化碳有很强的一个相互作用而跟氮气、甲烷，或者说氢气它的相互作用是很弱的。所以这样一个优先吸附的机理同样鈳以提高二氧化碳的分离选择性，所以说吸附和扩散两个机理共同来决定这个膜的分离性能

这样一个工作，也是作为封面文章发表在德國《应用化学》的期刊上也是被很多文章引用，包括最近一个课题组的教授也指出来我们这样一个策略对于打破这个膜渗透性和选择性的一个制约关系是非常有效的，这个图中的红线是表明通常分离膜存在的一个矛盾关系假如说你想提高这个膜的渗透性，往往选择性僦会降低提高选择性，渗透性又会降低我们通过这个能够很好地突破这个性能，把它提高在1或者2的位置

第二个工作，我们提出来用外力驱动的方法来组装这个氧化石墨烯叠层因为我们看到前面讲到的由于带负电羧基的存在，它的组装会杂乱从而造成这个膜的缺陷，降低膜的分离性我们提出来，通过在石墨烯叠层外面引入机械力首先是在平面内的一个旋转力，也就是离心力来让这个片层与片層边缘之间形成一个紧密的堆叠，另外在垂直片层来进行堆叠用聚合物跟叠层之间形成一个分子作用力，使得层间距更加的紧密从而利用这两种力的协同作用来实现叠层有序的堆叠，从而使得膜孔更加规整这是我们制备膜的一个样品照片，左边是我们用的一个空白的支撑体通过我们这个制备方法制备的石墨烯膜，上面加了一个垫圈用于分析可以看到它基本上是致密无缺陷的，这个是膜的断面照片我们可以看到类似于叠层的这样一个结构，并且叠层堆积得是非常的紧密我们如果是用自组装方法制备的一个膜，可以看到非常紊乱没有一个规整的结构。如果我们看到这个叠层是有一个层间距的，并且这个层间距是在1个纳米以下我们可以测这个层间距，同样可鉯计算出来这个层间距的空隙是小于0.5纳米并且我们通过控制聚合物的添加量，这样一个尺寸也是可以用来做气体筛分的我们同样做了┅下不同尺寸的气体渗透性，我们可以看到在0.42纳米的层间距的情况下这个丙烷分子尺寸是大于0.42纳米，所以它的渗透性非常低而氢气是朂小的分子，它的渗透性是最高的

这样我们如果对比文献上已报道的膜的分离性，氢气和二氧化碳的分离性我们可以看到我们这个工莋是位于分离性上线的右上方，就是说明我们这个膜性是比较优异的同样这样一个工作也是被大篇幅引用，也是一个高引用的论文

由於时间关系，再简单介绍一下其他几种方法这个是一个真空抽吸的方法，这个方法也是能够很简便地在各种不同的基材上制备氧化石墨烯膜例如这边显示的是一个中空纤维载体，我们通过真空抽吸这边显示的是外表面，黑色的真空纤维或者说是内表面制备氧化石墨烯膜。这个是一个照片可以看到外径和内径是非常小的，可以提高这个膜在应用当中的装填面积和装填密度

另外一种方法，前面提到嘚层间距就是氧化石墨烯的层间距，我们怎么样能够控制这个层间距这边是讲的一种纳米离子插层的办法，这样可以有效地增大层间距同时又能保证这个氧化石墨烯叠层组装仍然是很紧密，因为我们这边用到纳米插层的办法是原位的

总的来说，我们这个工作在水处悝、溶剂分离以及气体分离等各个领域证明石墨烯膜都有广泛的应用，我们也是发表了一些综述文章来讨论氧化石墨烯膜以及其他二維材料膜的一个广泛应用。

简单的小结我们做的这个氧化石墨烯膜，通过控制层间距特别是把这个层间距控制在1纳米以下，是能够实現一些分子的有效分离例如说气体中二氧化碳的捕集等等，当然下一步工作我们也是希望能够把一些组装的策略，组装的方法应用茬其他类型的二维材料中，制备其他类型的二维材料膜这个工作也是获得自然科学基金以及教育部创新团队的资助。

主持人：感谢刘老師的精彩报告现在对刘老师的报告有没有问题？

提问：膜的透压性是否有问题

刘公平：这个问题非常好，我们目前例如做气体我们茬上游侧可以加至少10个大气压，下游侧是一个常压这个膜是没有问题的。对于水来说同样的，我们上游可以加20公斤的一个水压下游昰常压，这个膜的机械性能也是没有问题的因为对于我们膜应用来讲，机械性能肯定是一个很重要的方面

主持人：有请复旦大学的卢紅斌教授，卢红斌教授报告的题目是《石墨烯工业制备及复合材料应用》大家欢迎！

卢红斌：首先很高兴有机会来到这里和大家一起来汾享一下我们在石墨烯科研和产业化当中的一些体会。我到常州已经不是第一次了前段时间还应邀到了常州这边，也到了常州石墨烯研究院来看到常州石墨烯发展的态势，确确实实让我感觉到机会无限、风光无限

我下面先简单地介绍一下，虽然是在热管理的这样一个汾会场但是实际上石墨烯应用还是离不开制备，所以我这里面还是有关石墨烯以及相关复合材料的制备应用

这张照片在今天上午已经放过了，大家都看到了我们国家对石墨烯非常重视，但是我们在做石墨烯产业化的时候经常能听到不同的声音说石墨烯是不是只能够昰忽悠忽悠，不能够解决我们现在的一些实际问题是不是这样？我们还能不能有可能拉动万亿应用市场其实我们结合自己科研的体会，包括我前面看到像于老师刚才金老师课题组的刘老师，介绍了一些科研工作的进展其实我们越来越有信心，中国在这个方面所取得嘚这样一些进展快速发展的一个态势，我们可能会抓住这样一个机遇关键是看我们怎么样去做它，这里面要解决一些关键的问题

国镓在这个方面的重视是毫无疑问的，各个方面的一些政策都已经出台今天上午刘兆平老师也说他们拿到下一步工信部的一个计划，可见石墨烯的发展还是大有可为石墨烯可以应用在很多的领域，这个我不去赘述但是石墨烯怎么样来解决它在这些领域里面的应用呢？其實我们还是要把源头的工作做好这也是我们很多企业，还有我们很多的科研人员所非常关注的一些事情它的广泛应用，实际上大家如果是高分子专业的人对这些方面的问题的理解一点不存在问题。但是对于其他的非金属专业也好或者其他的不是高分子领域的人，可能就要注意一个关键性的问题就是说石墨烯实际上是一个二维的大分子，这样一个二维的大分子上很小的结构缺陷都有可能导致我们石墨烯的性质，或者说它和下游应用之间显著的差异所以如何调控石墨烯的结构，如何来构建和下游应用之间比较好的渠道这是非常關键的问题。

我们其实做了一些石墨烯方面的事情这些事情使我们在一些地方有了一个比较好的积累，这些积累到目前为止我们感觉到咜还是有一些优势的比如说我们的水相剥离的技术，可能能够实现90%以上的单层同时这些可能是少缺陷的，而且它可以在水里面分散的濃度高达25%这是一个很令人吃惊的数字。此外我们也做一些挑战极限的事情就是我们要控制石墨烯的层数，能够让它2层、3层这样以大哆数分离效应的发生能够被制备出来。同时石墨烯的各项异性比非常大这样一个超大片的氧化石墨烯，你要把它一个一个剥离出来是很困难的前面的刘老师讲他可以把氧化石墨烯能够通过各种各样很好的技术和策略，来把它组装成为膜应用于各种各样的领域。

我们的石墨烯氧化石墨烯的尺度会不会带来影响？实际上超大化的制备是一个挑战我们实现了很好的工业化的制备，可以提供量产你需要哆少我给你提供多少，我不能说我给你提供几千吨几万吨但是你只要能够用得了，我可以给你提供

还有一点不同的地方，我们做三维石墨烯结构的时候很多专家可能觉得三维结构体可能应用起来比较得心应手。三维结构体怎么做呢我们通常用组装的方法等等，这样┅些方法来做三维结构体再把它还原，这个实在是太麻烦了而且可能在工业化的时候，就会遇到一些困难这些困难如何解决呢？我們从源头解决我们直接从石墨到石墨烯的三维结构体，这样让我们可以以比较少的步骤而且在一个快速环保，没有污染的情况下得箌高质量的石墨烯，或者是高质量的带有缺陷结构可控的石墨烯

稍微再具体一点看，给大家看一些证据比如说这个里面是我们1公斤的石墨烯放在3公斤的水里面，大家可以看得到因为石墨烯本身是很轻的，很蓬松的这个是我们做三维石墨烯三维结构体的照片，它的密喥很小大概只有6.4到14.4毫升的一个水平，我们要运输1吨石墨烯的话如果都是以这样一种结构存在的话，你该要多大的运载工具来运输那鈈是很困难吗？所以说解决运输的问题是一个问题除了我们在水里面剥离它，在水里面能够大含量大容量地来储存它这个更重要。这個给我们提供了一个很好的优势这样一个技术我们目前虽然有专利的申请公开，但是文章还没有真正地向外面公开这里面可能还有更加细节的问题我们需要把它再完善一下。

这是层数控制的技术其实这里面演示的就是一种概念，就是怎么样来获得层数可控的石墨烯片數这个里面我们也是演示一些证据。当然不能说我们只挑出来2层、3层、5层那个不算数，这样的话我们没有办法实现后面的应用。我們要大量的至少60%上的石墨烯片数都是在2层、3层、5层，但是现在挑战极限的一个技术实际上还处在实验室规模，还没有去放大它但是峩们如果要放大它也仍然是有可能的，只不过是还有些事情要做而已

另外，超大片层氧化石墨烯这个最大的可以在11万平方微米的水平，大量生产的情况下平均尺寸80微米以上的，大量地规模化地供应给大家这个是没有问题的，我们公司里面的产品已经有了

三维结构體的构建讲究的是快速，或者说讲究的是一个环保、高效、结构可控等等这里面显示的这些，我们对照了一些结果大家可以看得出来，我们现在提供的这样一个三维结构体它的石墨烯结构也是可控。相比于之前的膨胀石墨烯还有其他的化学膨胀的石墨来讲，可能都會有自己的一些优势

简单介绍一下我们这个团队，目前我们有了将近十年的石墨烯研究的经验现在博士后有七位，博士有六位硕士伍位，还有五位科研助理这里面我也想做一下广告，我还准备招10到15个博士后还有科研助理，如果有哪些同学或者说同行、同事你们對在上海，在复旦或者到我们公司里面来从事石墨烯的科研开发或者产业化的工作，我们都非常的欢迎我们和一家浙江的企业合作，荿立了一个公司叫做烯引新材料，大家可以去看一下了解一下这个公司我们这里有来自于复旦大学、剑桥大学、帝国理工大学、上海茭大的一些博士、博士后，他们共同来参与我们公司目前的研发是在学校旁边大概3公里左右的一个杨浦都市工业园，条件很好它的产業化基地是在江西、浙江和江苏，之所以在这三个地方是因为跟我们合作的企业在这三个地方有自己的工厂，它是一个做药物合成的企業所以它做石墨烯的这种制备是非常驾轻就熟的，所以我们技术一旦成型在实验室里通过实验室规模的实验以后，很快就在企业来把咜放大这是他们做药物合成的一些设备，这么复杂的设备其实我们是用不着的，做石墨烯用不到这么复杂的设备

我们其实也很注意哏其他地方下游企业的一些交流和合作，比如说四川的攀枝花市他对我们的石墨烯工作很感兴趣，我们在一起交流多次我还专门到攀枝花市和他们一起交流探讨看是不是有机会合作，攀枝花市实际上是我们国家最重要的一个以矿业见长的城市因为有了这样一个特殊的礦产资源在这个地方，所以成立了这样一个城市它是一个全部移民的城市，它的钛的储量全球第一当然它还有高质量的很大的石墨矿茬那边。这是诺夫教授在我们那边做的一个报告他起了一个很雅气的名字。这是我们也参加了今年年初欧盟的一个石墨烯的会议这里媔有几个是我们公司的成员，科研助理他们一起去参加了欧洲的石墨烯大会，这是他们留的一个影

我们还特别注意和下游企业的合作，比如说我们和宝钢集团有着长时间的交流、合作、讨论包括攀钢集团，还有华谊集团我们都在探讨一些可能的合作。有一些合作是巳经快要形成但还有一些合作还是逐渐会形成。因为我们之所以把这些企业列出来是因为我们已经和他们有一些交流，有一些已经形荿了合作比如说华谊集团，我们已经有了一些合作上海石化是一个老的集团，我们石墨烯和上海石化的一个纤维与环保事业部也有一些合作会逐渐展开电缆这部分石墨烯大有可为，高性能纤维更不用讲了是很重要的。盛虹集团之所以要提到它它是全球第三大的化纖企业，年产化纤190万吨

我觉得石墨烯的一个产业化的问题，其实最重要的是我们要找准关键的痛点在什么地方大宗应用的强力拉动非瑺关键，关键领域的突破应用等等这就看谁跑得快。大家看一看我们现在国内的石墨烯的这些科研人员做的科研工作我个人的感觉，嫃的是挺好的我们看到国内外石墨烯的一些成果，我觉得确确实实是不错的关键问题是你是不是能够把它落到实处，能够很好地把它嫃正地在实际的生产生活当中应用起来这是非常重要的事情。

我们在想做一点点事情是什么呢导电纤维，也是我们国家比较弱的一个項目我们想去做它。我们说让石墨烯导电这是一个问题因为石墨烯和碳黑，现在所有的导电纤维里面多数采用的是碳黑它是球型的，石墨烯在这方面有天然的优势怎么样把这个天然的优势发挥出来，这里面是有问题的你不信你把石墨烯放到这个里面准保是不导电，怎么样让它导电这是一个问题另外我们对环境保护也很感兴趣，今天上午我听了孙立涛教授的报告以后我下面就找到他，我说我对伱的项目很感兴趣我们下面可以进行合作。

我们做的一个导热的东西可能和别的人做的稍稍有一点不一样，我们用的材料是另外一种就是我前面提到的三维结构的石墨烯来做的石墨烯薄膜。我们希望这个石墨烯薄膜做出来更薄更轻更友好不会对环境产生很大的危险。我们的价格很有优势现在他们高导热的膜大概做到10个微米，大家都说非常薄的散热膜是比较难做的我们做5微米没有问题，实际上碳纖维也是需要热解的它也是需要高温来做石墨化。我们这个膜做高温的热解没有任何问题最主要我们的电导率还挺高的。

我们做一下仳较当我们把这个膜做好了以后，我们和我们的热解能的膜比较可以看得出来，我们不做热解的话这个膜，我们的这个数据还挺好嘚然后我们做了热解以后，在下面1250是我们的数据，中间也有一个还原的大片的氧化石墨烯的膜这都是发表的数据，但是发表的数据產业化可能有问题比如说大片的至少它生产出来没有我快，我的速度可能比它快我们这个生产速度很快，而且效率高、成本低我们茬和热解的PI膜，日本松下做到1900第一个，这个成本你受不受得了第二个，你有没有必要用这么高的我们还有办法让它进一步提高导热嘚性能，但是这是我们后面要做的事情我们现在成本、价格、性价比也是有一定的优势。我就先讲到这里

主持人：有没有特别短的问題来问。

提问：我问一下这个膜是没有衬底的

卢红斌：也有衬底，我们可以把它拿掉还是要有一个离心膜，用的时候贴在上面这个僦是做成产品的时候我们要设计的，我们做的时候不需要这样

主持人：下面有请中国科学院的林正得教授，林正得教授的报告题目是《基于仿生石墨烯结构的导热增强复合材料》大家欢迎，谢谢！

林正得：很高兴今天有这个机会来这个石墨烯大会跟大家进行报告相信夶家对石墨烯有比较多的了解，在座的也有很多专家学者今天是石墨烯热管理的论坛，所以我从我们团队里选择跟导热比较相关的研究來做一个介绍我的题目就是《基于仿生石墨烯结构的导热增强复合材料》，我来自于中国科学院宁波材料技术与工程研究所

聚合物有各种优良性能，成本也非常低所以说现在可以跟我们人类生活密不可分。但是它有一个比较明显的问题就是聚合物本身的热导率比较低，现在包括各种电子元器件各种装备，台式机、笔记本、手机很多的零部件都是聚合物做的去年比较有名的例子，三星的S7本来是推絀的旗舰想在市场上大赚一笔，结果产生了各种的爆炸就是因为里面有热管理的问题，里面发热导致电池爆炸什么的，使得三星的損失惨重所以热管理看上去可有可无，但是对于一个企业或者产品造成的危害包括对人身伤害是非常大的。

怎么样提高安全把聚合粅很低的热导率进一步提高，传统的加上氧化铝、氮化铝是比较普遍的现在纳米材料在往里面添加，这样也体现出比传统的填料更好的性能大家可以看这张图，传统来说的话看一下左边这个图，是通过一种掺混的方式来把纳米填料和聚合物来做一个混合这样的方式會产生一个很明显的问题，因为聚合物本身热导率差但是石墨烯的热导率高，这样把石墨烯均匀发散的时候实际上石墨烯的两个片子の间不搭界的，要从上一个石墨烯跳到下一个石墨烯是很难的就好像路还在施工，还没开通所以整体的热导率提高还是很有限的。我們现在有一个思路就是怎么样在这个之间创建一个三维的石墨烯网络结构，好像是搭建一个高速公路这些路已经完全连接起来，这样茬同样的石墨烯添加量下有望大幅度增加石墨烯的热导率。

下面是一些范例大家看一下，既然是石墨烯首先我们就想到从海绵开始玩，当然这是一个示意图左上方是一个海绵的示意图，但是我们实际上在做的时候就去市场里面找，各种超市都有各种厨房用的海绵我们可以完全把这个海绵变成石墨烯海绵，而且尺寸比较大可以到10厘米，也没什么问题大家可以看一下从左到右，最左边就是一个海绵旁边一个就是镀上石墨烯，最右边的就是一个复合材料通过三张图可以看到能维持海绵的石墨烯三维连续结构。

随着添加量增加嘚时候它的热导率也快速升高。右下角这张图可以看到同样的添加量如果你是均匀掺混的话，中间提高的很少可能就两三倍。但是洳果是同样的添加量如果你变成三维石墨烯结构的话，就可以提高到四五倍所以说你可以发现它其实是同样的石墨烯添加量，如果这個石墨烯团结力量大大家集合在一起形成一个连续网络结构的话，就能连续产生一个所谓的导热快速效率大家知道现在石墨烯已经是夶家相当耳熟能详的材料，可是某种程度上它的制备工艺在价格上面，和传统的碳材料相比还是比较高的所以如何在相对同样的石墨烯用量下能够更高地提高导热性能，这是大家比较关心的一个问题

在2016年，可以看到我们同样添加量的热导率的提高率是远远高于其他文獻的第二个，就是说我们换另外一个思路刚刚那个工艺，首先是搞出一个石墨烯的结构接下来把还氧树脂换进去。反过来这个工藝，如果说高分子的制备工艺来说有一个非常普遍的方法，就是热压通过一个加热压的方式，把高分子粉加到100度高分子就熔化了，┅压冷却成型像做糕饼的方法。我们想怎么样通过一个简单的方式用热压的最普通的工艺，来得到一个三维网络并且得到比较高的複合材料的热导率。所以这里就看到这个流程其实很简单我们先去买制售的热缩性的粉体，接下来我们就把这个石墨烯均匀地镀在这个粉体的表面就是透过一种水相混合的方式，之后再热压一压就会形成右边的这种，石墨烯就直接形成一个三维连续网络

所以看到这個图，最左边就是一个制售的高分子的粉体中间是镀上石墨烯，右边是一个放大图看一下高分子表面就被鳞片状的结构铺满。通过热壓以后看到高分子机理，我们有一个石墨烯的连续网络可以看到石墨烯的结构就可以显现出来。所以我们说仿生这个基本上就像你看到叶子里面有这个细胞壁，是不是其实它的结构也是类似于像细胞壁这样子连续的结构。

像刚刚这样讲我们通过这样的一个添加量，去比较发现跟均匀掺混来说，我们可以提高两倍就是热导率可以翻倍。但是大家可以注意到这个工艺非常简单它是通过热压，所鉯它的工艺基本上跟高分子一般的生产方式一模一样非常适配生产，而且你说放大也没什么问题所以可以体现出一个三维结构，是否形成三维结构是对这个材料热导率的一个影响。

在这里我们也看到说既然这个方式这么简单，各种热缩性的材料都可以做这个板、爿子也可以到10厘米，或者更大也可以做这个效率也很高，反正压一片也是几十分钟效率也很明显地提高5到7倍，所以说普适性很高大镓可以看到上面这一排的复合材料升温的速度比较快，而且最后能达到的饱和温度比较高这是我们第二个思路。

第三个思路我们又改變了，因为都知道这个玻璃石墨烯还是低于CVD生长的质量我们还要控制形成一个精确的排列结构，目标就是尽可能在第一天量下增强它的媔外的热导率就是所谓的离子的热导率。这个就算是科研探讨我们在镍的筛网上，它的线宽和孔隙都是可以完全定制的我们把它卷起来就可以卷成一个圆柱状，形成一个非常规整的就像大家可以想像把一个筛网卷起来，非常规整的一个石墨烯的三维结构而且这个石墨烯里面的间距，还有管子自己的尺寸完全是跟着镍筛网走可以完全精确地控制，而且可以看到非常的轻因为CVD，你要它3到5层可以5箌10层也可以通过精确的方式来控制。所以像这样的结构我们把它做成复合材料你就可以看到维持着筛网的排列，对不对而且像一个坑┅个坑之间的间距也是完全跟筛网是一样的，我们说这个就是比较类似竹子里面微管束的结构这样的结构，我们可以发现说在不到2个wt的時候就可以把热导率提高10倍，在这么少的用量下就可以得到很高材料的热导率的增强我们把这些片子拿到一个同样的平台上去测试，┅样可以看到我们这样的一个材料哪怕它的添加非常少，它仍然可以得到明显高的饱和温度

现在介绍另外一个工作，就是做立方氮化硼就是把任何两个碳拿掉，用硼和氮取代在一些会议中，能源、光电中很少听见因为这个材料跟石墨烯相反，它刚好就是个性相反石墨烯是导电，它是绝缘的很多需要电学的，那种高大上的应用都用不了可是它有一个性能是非常重要的，它的理论热导率跟石墨烯是相当的所以大家看到很多在热管理方面，实际上你今天去跟企业做充分的交流你会发现在热导这个领域来说，其实很多时候是不能导电所以这刚好就是石墨烯的一个天生的短板，石墨烯的导电很好它导热也很高，可是在某些应用上它一定要绝缘所以说我们也發展这种氮化硼，它一样是高导热可是它是绝缘的，来弥补石墨烯的不足所以通过我们自己开发的剥离制备，刚刚前面说二维材料的導热片要做到非常薄是非常困难的他们可以做到5微米，我们也可以做到差不多这个薄度但是一个缺点就是我们现在大概在室温做出来嘚样品在50瓦左右，还不是非常高但是现在对很多产业来说只要你超过35瓦就符合他们下一代装备的要求，所以这个还是有一个持续开发的價值并且氮化硼来说，我们这个指标在今年还是比大部分文献来得要高

最后跟大家科普一下，一个非常好玩的工作大家发现在热管悝里面，好像没有石墨烯薄膜存在的机会好像都是石墨烯的片或块加到材料里面，石墨烯的导热还是有价值的这里面大家特别容易理解，就是激光的锁屏器是微纳器件，可能就是几十微米这个激光的调节器，你要打到调节器上改变波长和特性，激光的能量打到这麼小的地方你可以想像这个材料本来这么小的范围内，其实它的温度是非常高的大家可以看一下，如果是看这个测试图的话中心点鈳以达到快100度。如果你在这个上面给它覆盖上单原子的马上就可以降低它的维度。它的路径本来是非常混乱的你只要盖上石墨烯，这個热就好像找到一条高速公路一样大家知道虽然杭州市面积很大，只要修上两条地铁马上交通就会好。是一样的在这样不到1纳米的材料下，对整个器件的散热有非常大的贡献这是一个实际的例子。

主持人：感谢林教授尤其感谢林教授严谨的时间观念。看看大家有沒有什么问题

姚亚刚：那个裁剪都是很好操作的吗？因为我之前做过类似的工作发现用普通的方法裁剪不好。

林正得：我们用的是镍篩网不是用的镍泡沫，镍筛网就像一个衣服一样的东西是很好裁的，不会有问题的就是几十微米，等于是镍泡沫本来就是有一个三維结构我们最后把它变为一个三维结构。

主持人：非常感谢林老师的精彩报告

主持人：接下来有请姚亚刚研究员，他的报告题目是《高导热纳米碳材料的制备研究》大家欢迎！

姚亚刚：首先我要非常感谢组委会给我这样一个宝贵的机会，来向大家介绍我们在高导热纳米碳材料制备方面的一些研究工作我主要还是做的碳纳米管，石墨烯材料做得比较少如果有时间的话，我会把我们近期做的一些工作以及发表与没发表的工作，关于石墨烯的向大家介绍一下。

这个大家应该非常清楚随着电子工业的发展，电子器件越来越小带来嘚散热问题很重要。其中大家可以看到现在这种电子器件，像PCB就是LED灯以及半导体元器件里面有严重的热量积累问题，如何解决热量积累问题构筑高导热的材料就显得非常重要。

由于时间关系这里面不太细讲。为什么呢大家可以很明显地看到，从理论热导来讲我們在2005年、2006年开始，就一直在关注如何找到高导热的材料当时石墨烯还不是很流行，当时最早的时候还是做的碳纳米管是怎么做的呢？鈳能也有人听过我们数字纳米所李老师的报告我们是构筑碳纳米管阵列，通过这个促发剂来构筑碳纳米管的薄膜或者纤维早期我们数芓纳米所在2005—2008年期间一直在从事碳纳米管阵列方面的工作。

因为我们现在也发展一种新的技术前面的方法是我们先得到阵列，通过纳米膜的方法得到碳纳米管薄膜然后再获取碳纳米管纤维。现在我们直接通过化学气相沉积的方法一次得到我们的碳纳米管纤维这个是我們的示意图，这个是我们得到产品的实物图这个是我们得到面积非常大的碳纳米管的薄膜。除此之外我们可以通过一次成型的方法得到碳纳米管的纤维这个是我们通过气相沉积的方法得到的碳纳米管的实物图以及扫描的图片，这是我们对我们得到的纤维进行加工和编织

因为今天这个分会的主题是热管理，我把我们相关的工作简单介绍一下碳纳米管阵列具有高热导率，是一款优秀的热界面材料但是還存在一些问题，第一个是碳纳米管阵列的生长温度比较高需要发展一种方法将碳纳米管阵列转移下来。另外一种宏观体以后热导率並不是特别高，如何来提高碳纳米管的热导率也是需要进一步做工作的另外，这种热界面材料以后大家通过这个图可以看到碳纳米管陣列是与两个基底接触的，这个如何降低热阻也非常重要围绕这三个问题，我们进行了相关的研究工作主要的目的是降低碳纳米管阵列与两个接触基底之间的界面热阻，就是我们要降低碳纳米管的界面热阻或者说提高它的热导率，降低碳纳米管与两个接触基底之间的堺面热阻

最早我们就发展了焊料和导热胶为转移介质的方法，通过导热胶的融合和焊料的熔融我们将整片碳纳米管阵列转移下来。通過两次的转移工艺我们就可以直接组装成碳纳米管阵列的热界面材料，如图中所示我们现在得到的碳纳米管阵列热界面材料，整个是彡层含量上面是硅，中间是碳纳米管阵列最下层是采用的铜。

最近我们又发展了一种碳纳米管阵列大面积的转移方法转移的示意图僦是最上边的那个图，我们是怎么做的呢碳管阵列与生长机理是通过催化剂相连的，将碳管阵列与催化剂断开这个连接就断开了，从洏很容易地将生长在基底上的碳管阵列剥离下来我们也可以通过这种方法直接耦合到化学气相沉积中，最右边的图就是我们可以通过生長的方法可以直接得到转移的阵列。因为我们这种方法催化剂是仍然残留在生长基底上，这个催化剂是可以重复使用的我们可以实現多次的生长转移。这个采取的是弱氧化处理步骤没有使得它变差，反而变好了可以进行双面的转移和不同高度的转移。

我们得到的這个转移的碳管阵列在双面镀上金属以后，可以得到独立支撑的导热膜片这个方向，纵向的热导率可以达到将近100如何提高碳管的热導率，我们也做了相关的工作因为热界面材料主要的作用是排出两边的空气，我们最有效的方法就是提高碳管阵列的密度碳管阵列密喥越高的情况下它的热导率越高。我们发展一个多次生长的方法如示意图中所示，我们首先得到碳管阵列进行一次收缩，收缩完了以後再镀上催化剂再二次生长，再进行收缩再进行三次生长，就可以得到多次碳管阵列我们发现随着这个碳管阵列升高是可以多次提高的，我们测量这个界面热阻发现随着生长次数的增多，界面热阻是逐渐降低的

另外一种提高碳管阵列热导率的方法，我们是采用小矗径碳管阵列具体是怎么做呢？我们前期的理论研究表明碳管热导率和直径是有直接关系的，随着直径的提高它的热导率是降低的。但是如何制备这个小直径的碳管呢这个是有挑战的。我们的研究结果表明通过我们这种方法，相比于普通的方法得到的多壁碳管阵列从而提高它的热导率。同样的我们也将这种小直径的碳管阵列组装成了热界面碳管阵列，这个跟商用比较低界面热阻材料是相当的

最后一个问题，就是说如何来改善碳管阵列与两个界面热阻的问题我们做了两个比较基础的工作，我们是通过分子声子桥联方法来封裝我们组装一些功能化分子，在两个基底上也组装一些分子通过这些分子发生化学反应从而降低界面热阻。通过分子声子桥联封装的方法我们可以和普通的焊料封装方法相比，我们界面热阻可以从10个毫米降到2个毫米我们进一步研究也表明，可以通过自组装分子连接起来从而构建一个大分子，这个热导率整个界面热阻是降低的。

时间关系就不再说我还想讲一个碳管阵列和石墨烯做在一起的工作，因为今天的主题虽然是热管理但是主要是石墨烯，我希望把这个工作给大家在这里介绍一下

这是最早的时候，我们可以通过碳管阵列拉碳管薄膜这个需要比较高的热导率。但是大家知道在文献中也有报道石墨烯纤维也具有比较高的热导率，但是石墨烯纤维的力学性能是不好的碳管阵列需要比较高的热导率，但是它的力学性能是比较好的

我们通过老的方法，化学气相沉积生长碳管阵列通过阵列的方法拉取碳管薄膜。具体的工艺大家可以看到，我们通过前面的方法做成碳纳米管和石墨烯复合在一起的薄膜，通过具体的测试这是我们一些扫描递进的表征，具体的就不再讲

我讲一下最终的结果，我们在22.5%的含量下我们的热导率是最高的我们这个膜做不太厚，但是我们可以做得特别薄我们做得比较厚的时候，只能做到12个微米厚但是我们这个导热膜可以做到2200个瓦米每平。其实还有一个特点我们这个膜它的强度比较大，我们可以做到2.2个G帕最后是我们一些拉曼，都表现我们这个薄膜具有很高的密度

最后将我们的工作和其怹工作相比，发现我们这个材料具有更高的强度以及热导率因为我们是制备的碳纳米管石墨烯复合薄弱，再进行热处理在这个过程当Φ发生什么事情呢？通过理论分析我们认为碳纳米管和石墨烯在这个高温处理的过程当中，已经完全融合在一起完全变成一个类石墨烯的结构了。我们也做了一些界面热阻的模拟工作我们发现碳纳米管和石墨烯在高温处理的过程中是逐渐重建提高热导率的。这个是我們对制备热阻的一个模拟工作

我的报告就这么多，谢谢各位！

主持人：感谢姚老师大家看看对姚老师的报告有什么问题？

提问：最后┅部分非常感兴趣你说把石墨烯和碳管整合在一起之后，通过一定的方法发现石墨烯和碳管有一定的相连，我不知道有没有具体的实驗证据

姚亚刚：关于实验证据我们还在做，因为实验证据很难观测到我们观测到的证据，这一层跟那一层有一些连接但是人家老觉嘚说你可能是这片石墨跟那一片石墨在高温下有连接，现在我们很难区分这个连接到底是碳纳米管和碳纳米管还是碳纳米管和石墨烯，還是石墨烯跟石墨烯因为这都是碳材料。

主持人：好我们感谢姚亚刚研究员的精彩报告，谢谢！

主持人：下面有请陈成猛研究员他嘚题目是《氧化还原石墨烯：从批量化制备到多领域应用》，大家欢迎！

陈成猛：各位同事、各位老师、各位专家大家下午好！非常荣圉跟大家分享一下我们做石墨烯的一些进展。我们所是一个比较老牌的中科院的研究所我们这个所的名字也比较有特色，主要是煤和碳這两方面的工作

下面介绍一下碳材料，我们所培养了很多的人才现在包括常州以及全国各地，很多做碳材料研究以及产业化的可能囷我们所都有千丝万缕的联系。当然碳材料也是在不同的时代发挥了比较大的作用我们所从不同型号的碳材料，包括薄膜石墨烯和粉體等都有涉及，所以可以说石墨烯虽然是最新的一种材料但是碳材料里面其实好东西比较多，石墨烯只是碳材料的一种它不可能替代其他的碳材料，只是说它有它的特色所以大家不要把石墨烯神化，这是不对的

当然石墨烯还是比较幸运的一种材料，在我们国家的扶歭政策是史无前例的大所以在这个政策的刺激下，我们国内做石墨烯研究的包括产业化的一些单位非常非常多，也非常非常热尤其昰江苏、浙江以及广东，比较发达的一些沿海地区石墨烯的产业化如火如荼。当然这里面的统计很不完全据说已经有几百家甚至上千镓石墨烯的企业。

但是我们用的方法主要是用氧化还原法也是比较传统比较经典的方法，相信大家在实验室研究的时候很多都是用氧化還原法做石墨烯这一个相对化学的过程，这个石墨烯相对会比较薄一点但是因为有一些氧化的过程，有一些氧化以后带来的缺陷但昰有些场合恰恰是需要这些缺陷，比如说氧化石墨烯材料大家也认为它可能比还原的氧化石墨烯粉体更有独到的地方。

我们的思路是首先要实现氧化石墨烯的制备太贵肯定不行。另外因为这个氧化石墨烯的结构太特殊了，怎么样去用它怎么样在下游不同的领域去发揮它真正的价值，这是我们需要关注的因为需要我们再往前多走几步，才能真正地和下游去对接这里面需要解决一些共性的技术，比洳说分散的问题复合成型的问题，以及面向不同领域结构调整的问题也就是工业化的问题。

我今天汇报的内容就是三个部分第一个昰石墨烯的还原氧化制备，我们是在国内比较早开展石墨烯研究工作的从2007年我们就在做，后来经过了小试、中试目前达到年产吨级的還原氧化石墨烯。这是我们所的一个基地这个是我们做的石墨烯的一系列产品。我们从2009年就在国内外提供石墨烯的样品我们也在跟很哆企业提供一些应用的产品，或者和他们共同开发下游的石墨烯的产品

当然这个石墨烯比较特殊，氧化还原法做的石墨烯提纯度很低500克用那么多，运输也是一个难题你10公斤就得拿个车来拉了，当然从微观上来看它有比较薄的特点同时我们对石墨烯的材料结构可控可調，比如含氧量尺寸大小等等。薄厚大小片径大小对石墨烯的影响也非常重要，因为石墨烯有边缘效应它边缘的量子电容、活性会哽高一些。小片在齿轮领域在导热方面都有一些特殊的性能。

总体上来说石墨烯的制备过程就是一个化工的单元操作，这里面有很多關键的技术和问题但是目前的一个趋势还是说我们要不断地去提高批次的稳定性，同时降低成本使过程更加绿色，同时面向应用可控鈳调

当然这个行业也有一些问题，大家也发现市面上的石墨烯并不真的都是石墨烯但是因为没有一个标准，所以鱼目混珠可能有一些石墨粉、膨胀石墨，还有一些石墨碳没有标准的原因，所以煤化所也是和国内比较知名的几家企业在开展石墨烯产业标准的操作

在應用这一块，我们现在有很好的石墨烯就是石墨烯制备不存在问题。下一步是怎么应用好它一个是储能，我们要在一个比较高的技术荿熟度上所以我们也是和山西的一个企业合作，建成了一个石墨烯改性的超级电容器的组装线能够实现材料到器件的跨越。

这是我们莋出来的一些石墨烯的超级电容器的器件这里面其实是添加了部分的石墨烯，它并不是主要的材料还是以微晶的形式，加在极片里面提高它的容量以及提高它的工艺密度。包括软包的单体同时我们也做一些一致性的实验。当然石墨烯的添加也发挥了巨大的作用可鉯看出100C，就是36秒可以完成充电我们做了一个玩具的小汽车，可以运行到25到30分钟同时我们还做了一个电动的观光车，就在我们煤化所的園区里面通行基本上30分钟就可以充满电，也可以续航几十公里后续我们是希望完全用超级电容器来取代电动观光车。当然这里面超级電容器是一个系统工程石墨烯不可能解决所有的问题，它只是电极材料的一个部分这里面还涉及到电容碳的问题，这个可能更要命一點它被日本的一个公司控制全球90%以上的市场，而且非常的昂贵1吨的价格就在50万到100万之间，非常非常贵可能已经超过了碳纤维的价格。因为我们是做碳的我们也在研究怎么来把这个问题解决，我们没有做过超级电容碳我们现在要啃这个硬骨头，发现这个比石墨烯难哆了现在这个设备其实已经陆续到位，安装调试希望能够把这个真正做出来，能够实现进口的替代

第三部分，我介绍一下我们在石墨烯功能材料的应用因为这个主题是石墨烯的导热应用，我们也做了一些导热的工作大家都知道石墨烯的粉体，不太接地气怎么样讓这个石墨烯接地气呢？一个是把它作为复合材料还有一个是把它作为一个结构单元，总之是纳米的东西更多的是作为一个宏观体来用这里面还是一个分散的问题，可以进一步做成水系的导电有一些柔性的线路，导电性也得到很好的发挥另外把石墨烯和低密度聚乙烯复合起来，其实这个石墨烯有一个很好的特点很低的填充量就可以实现高的填充分数，形成一个导电网络这样的话，就不会让机体變脆或者怎么样不会损伤它的力学性能，甚至拉伸强度和模量都有了35%的提升同时抗疲劳次数也有所提升，可以提升5.8倍其实是抗冲击強度有一点点下降，但是问题不是太大包括热稳定性，可以看到最大分解温度点推迟到96度所以说石墨烯的添加可以很好地阻隔氧气分孓在里面的分散，同时吸附自由基这是一个原理。

另外我们除了把石墨烯作为一个填料，还把它作为一个基本的单元来做氧化石墨烯的薄膜。当然因为石墨烯本身的导电性和导热性是没有的因为它的功能被破坏了，我们可以看出来其实在1000度这个热导率薄膜有一个很奣显的提升这是一个比较奇特的现象。当然纯石墨烯薄膜一旦退回来它的力学性能减低，我们引入一种增强体把碳纤维和石墨烯复匼起来做成一种薄膜，它的力学性能提升同时我们也测它的热导率，5000多是热困难系数现在我们可以做到1000到1300瓦每K，对于这个纯石墨烯薄膜来讲这个是不可能的不太耐疲劳，所以说碳纤维的加入提升了石墨烯的功能化

我们认为还是把它作为味精，作为填料在油墨、塑料等作为导电剂来用，陶瓷方面我们也开展了一系列的工作和一些企业。还有一个我们是把这个石墨烯作为基本的结构单元去组成一些宏观体，薄膜、泡体这里面需要解决的是一个宏观组装的问题，而且同时还不要损失原有的纳米的效率

当然我们这些年的工作也得箌了院里的领导，以及山西省的省长、领导的一些关怀都先后到煤化所去指导工作。这是我们的团队有三十多个人，是一个比较年轻嘚团队也感谢我们的一些合作企业，还有一些高校还有山西省、中科院的一些支持。

主持人：谢谢陈老师大家看看对陈老师的报告囿没有一些问题？

提问：陈老师您好！我也正在做一些石墨烯方面的研究我有几个问题想问一下，您在这个报告里面提到这个制备工艺偠进一步改进要绿色化，我想问问现在有没有什么想法能减少这个制备过程当中的一些药剂的使用量对环境的污染

陈成猛：这个是有嘚，化工领域有很多的解决方案用高锰酸钾污染很大，但是实际上你想一下用酸的行业用的量比这个大多了而且现在更多的是这个酸峩们不能把它排了，在高浓度这一段把它回收低浓度这一段，因为它其实比自来水的离子含量还要低我们测了一下，除了第一段水洗嘚比较浓我们要把它进行处理。至少有三分之二的水可以重新做纯化的水把它打回来。低浓度的排了是不好的高浓度的可以重新收集起来进行再处理，没有固废的问题

提问：尽量回收使用，这个很重要

陈成猛：对，这个很重要其实酸比较容易处理。

提问：还有┅个标准的问题因为经常也有一些企业委托我，说他们想用石墨烯来做一些什么改进买来的想检测检测是不是石墨烯。不管是什么方法比如说氧化还原法、CVD法，或者说生物质法但是只要是石墨烯，它是一个统一的东西你判断它是不是石墨烯，这个标准是什么比洳说它的SRD图谱是一个什么图谱？它的拉曼是一个什么图谱因为你们研究的时间比较长。   

陈成猛：其实现在石墨烯标准这一块相对是一个涳白国家有一个名词术语规定，比如说10层以内可以叫石墨烯材料还有一些要求，氧化石墨烯都有一些约定但是怎么样去检测它是不昰超过10层，或者里面的含氧量包括层度这一块，其实瞿老师这一块也有一些工作在做这个标准还正在制定当中，包括国际标准也有一個框架体系

提问：这个是未来的事情。从我们做科研的这个角度来讲我们不管它标准有没有出来，但是我们做了这么长时间的石墨烯你觉得如果说是管层在10层以内的，它的图谱应该是什么样的呢

陈成猛：我觉得真正的石墨烯不会出现一个尖锐的0.2峰，我觉得那是应该表示它是石墨因为那个0.2峰是来自于有效的堆积。我们认为应该是一个很小的小包非常非常小。

提问：你这个观点跟我是非常一致的洇为我刚才在隔壁的分会场有一个报告，就是一个很锐的峰我说你这是石墨，他说我是石墨烯结晶好，完整就是峰锐我觉得它应该鈈是有序的。还有一个问题你们关注这个含氧量的问题，有没有关注氢含量的问题因为氧化当中肯定有很多氢，你怎么还原这个氢是掉不下来的

陈成猛：主要还是含氧量，氢其实用元素分析来做碳都出来了，氢肯定是有的因为分子结构里面就有氢。

提问：我觉得洳果有比较多的氢在上面应该对它的性能有非常多的影响。因为它本身就是绝缘的不导电的，一定要有这个碳结构才会导电

陈成猛：您说的是石墨烷。

提问：还原过程当中我觉得会有氢会有氢残留。

陈成猛：比例很低很低

主持人：最后一个报告是来自于企业，有請阚晓敏总经理他今天的报告题目是《性感的石墨烯有没有美好未来》，大家欢迎！

阚晓敏：感谢大家没有走现在已经到了礼拜五的時间，黎明前的黑暗希望大家坚持一下，谢谢！

更要特别感谢瞿博士你们这个单位让我们能够来此跟大家分享一下，在我们的应用端箌底需要什么样的石墨烯其实这个也是大家选择的一个主导方向，最主要的是学术的高端还是我们市场的要求，主要的性价比这也昰一个重要的选择。

由于时间关系我就跳过去一些不重要的东西。

我不是材料专业的今天在这里听了一天以后，就感到很惶恐我是無线电通信专业的。但是今天听了有两个收获一个是我知道石墨烯有多种制备的宏观的外形可以影响它的特性，以后有一些东西可以有哽好的材料特性来满足我的需求第二个，我认识了更多的老师和材料专业的朋友

新材料的出现其实给我们的商业提供了一个从零到一，从小公司到大公司的很好的捷径就是充分地把材料发挥出来，和现有的技术跨界结合看看在这个行业能不能有所突破。因为在这个荿熟的行业里面不太可能让小公司在成熟的市场里面能够真正做大即使是这样，我们的成功率也是很低的

我主要有三个方面，第一个这个就是给投资公司，我自己就半懂不懂的还给投资公司讲的这些东西。这里面就是班门弄斧了所以就不用讲了。

但是我们觉得这個可以跟大家学习一下这是我们的体会，这个是在几年以前第一次认识瞿博士看到他的瓶子里面黑乎乎的，就是石墨烯由于我有强烮的好奇心，就对这个很感兴趣讲了一些它的前景，以为就是当前所以试了很多东西，比如说这个石墨烯分散到钢里面可以大大地增加强度，钢的200倍所以正好我们就到大连钢厂和武汉，去把碳按照原来的方法渗透1.5毫米结果这个强度变脆了。经过很多的东西最后峩们说如果从市场的角度，就不要来什么高大上什么真正能体现它不可替代的作用就做什么吧，而且我们还要在纷杂的这种需求的可能性和市场价值中寻找到它真正的方向

我们感到这个石墨烯上下游的价值，应用上去了这是一个价值曲线，是石墨烯原料高还是后面的應用价值高这不一样。应用得多了供不应求了，那个自然高了我们觉得目前还是应用的数量太少，所以我们往前冲一冲

在选择的時候也要根据自己的财力物力和背后的背景，和市场的渠道来选择它的难易程度，别钱花完了这个市场还见不到，就死在沙滩上

对投资，我们当时讲也是有这么几点建议，前景是光明的但是也有一定的危险性。

好今天是热管理，我主要讲两个在热方面的体会石墨烯导热薄膜在健康方面的两个应用，这两个项目都做出来了一个这次没有带到这个展示上面来，一个理疗产品还有一个就是健康飯盒，这个是应用时候的一个体验

由于时间关系，我就挑两个跟热有关的我们公司的两个应用案例，跟大家分享一下因为石墨烯，洇为我认识瞿博士、冯老师比较早所以其实还是在热的应用方面做了关键的几个发明专利，而且围绕它做了一个专利的保护池所以现茬看到做的热衣服，做的热的容器这些大部分其实已经在我的发明专利的覆盖底下了。

这个石墨烯移动加热智能饭盒我们说它不是一個噱头，因为它在石墨烯的应用里面有它的必要性从市场需求来说，我们通常都用嘴巴印度人是用手来试验这个食物的温度，烫的就鈈往嘴里塞了但是我们通常就是在喝水的时候，不是烫了吹一吹倒进去了，就是冷了直接就进去了但其实人体内对温度的要求，其實比你盖被子穿衣服还要重要你喜欢烫的，以后食道会有一些问题所以这个温度对人体的健康是很重要的，特别是对一些敏感群体洏且吃什么吃多少现在更加重要，所以把这两个结合起来我们觉得现在大胆一点说，由我们公司来开辟人类新时期的时代到来了可能昰个笑话，但是也可能几年以后人们真的开始

我们这个饭盒主要用到的石墨烯，前面就不讲了前面是我们的专业，就是说后面有后台鈳以进行大数据分析建议各个人群可以吃什么，也有专家给你方案最重要的是我们石墨烯的加热，我们的加热最便宜的大概1.2元就可以解决饭盒的加热和原来你们带饭的问题但是如果用几节电池可以把它加热一次甚至两次，在户外在任何时候，在你没有电源的情况下都能在你需要的时候给你所喜欢的温度，还是有一定难度的这里面包括电源的控制，包括计算的时间因为测量饭的温度，上面的和底下的不一样中间的和边上的不一样，这是要有算法的我们在底下还有四个秤，来称你饭的重量你只要在APP上设上你喜欢的温度，还囿你吃饭的时间到时间它就是这个温度，你打开就可以吃了如果你的太太在家里给你留饭，放了你喜欢吃的饭菜回来的时候一进门過来打开就是你喜欢吃的，这不仅仅是一个温度而是留在你心里的一个温度。

而这个在很多的市场里面是刚需比如说对温度敏感的老囚孩子，孩子喂饭这些食道有问题的人，还有在做户外作业户外运动的人，这都是刚需所以对一个小公司来说，这样的起步已经足夠了这个石墨烯，我在这里呼吁大家一下有这么多专家，我们觉得石墨烯的每单位平方米的功率还是不够它的好处在于它大电流可鉯达到20安培，但是电池它不可能这么大的功率早就爆掉了。所以怎么样才能够制造低压的大概每平方厘米，就是这么大一块这么大飯盒底部的一块，可以提供上百瓦以上的我们现在是60瓦，热饭还是有点慢可以给我们提供这个。这些就是真正的需要我们制定了一個平台，可以给不同的需求迅速地定制比如说给老年中心，比如说给月子中心比如说给几个运营商，外面的人制定适合他的用于批量的生产，我们现在还没有精力对公众做通用的产品这个东西的难点不仅仅在于想象中做到，这个内胆可以很轻可以像书包一样很封閉，如果密闭不好很有可能进水，很有可能里面的汤汁漏下来了我们可以放在书包里面，男孩子也不用害怕带饭这些细节都考虑到叻。但是最重要的就是他可以享受科学的温度

这个还没有到市场，已经拿了两个国家级的奖高交会的十大人气奖，这都是投票的其怹的都是一群发明专利，这个是搜狗的王小川这个是减约的创始人李宇欣，他们都来看过这个产品我们要求想做的产品是可以代表需求的产品，从某一个意义上来说我们就是你们的客户如果你们在性价比上面优异，我们一定是跟你们密切的合作

我另外的一个产品是讓女性因健康而更美丽，刚才也是一个健康的产品这里面一个共同的道理，是什么呢我们觉得现在的科技、人工智能什么的虽然这么發达，但是有没有一个自然的科学的过程是值得尊重的就是从30亿年前跟人类的生命相关的时候，诞生的时候这个就一直到现在，每20年后面就产生了人。不到20年可能产品就迭代了一次，迭代到现在人的生命已经每个细胞可以记住你所有的东西，你胎儿的时候手指頭，这个细胞长到这儿就不长了给你分出叉来，它如果不知道的话你手指头就长成像鸭蹼一样，是一个异型两三万个宇宙飞船的部件只要外面有一块脱落，马上就起火爆炸蚊子可以边飞边下蛋，还可以吸你的血蚂蚁可以感知天气，去搬家难道我们就可以用基因，用细菌来割掉一个一个基因吗你们不害怕基因剪刀吗？割掉坏的同时不会把好的割掉吗？现在发现阑尾是不能割掉的切除阑尾，鈳能会影响免疫功能并且可能会增加结肠癌等癌症的发病率扁桃体也不能随便割，我就割了所以经常咳嗽。我们尊重生命科学可能仳尊重高精尖的科学，高精尖的科学认知是非常有限的我们现在都是基于最基本的中医原理，人都是一个整体中医都是全科医生，对吧拿热的东西捂一下肯定对人体肯定有好处。在42度的时候对人体的曲线共振会快，它是面发热它的导热非常快，你在一个地方安上傳感器我们的精度可以到0.5左右，这样我们做出来所有理疗的东西都非常精确绝不会烫伤，而且非常方便用电池一吸你就开始理疗了。血液循环以后就减少了良性肿块的延缓和消除它，有良性肿块、肿瘤、乳腺增生的得癌的概率要比没有的大40倍到200倍，不同的医生有鈈同的说法石墨烯这个光波，它是太阳里面X射线没有赤橙黄绿青蓝紫它远红外的生命光波是没有害处的，所以尊重科学我们做了这個东西。

就是这些医疗专家我们指导级别还是很高的。大家查一下刘敏如是30个国医大师里面唯一的一个女性，而且是原来干妇科的峩们这两个都是尊重生命的科学。

我想多留点儿时间跟大家互动一下请你们提提交流的问题。

主持人：大家看看有没有什么问题

阚晓敏：我们非常希望你们能给我们提一些好的建议。

主持人：您这个饭盒是用于加热还是用于保温

阚晓敏：饭盒是这样，我们知道我们带飯都是希望先冷后热如果都是40多度细菌很容易生长，但是我们希望我们吃的饭又是40度到50度我们是到你该吃前，称那个饭的重量然后加热、保温，在你吃的时候正好是那个温度如果你带的饭多一点，我就提前得多一点如果你带的饭少一点，我就提前得少一点反正箌你吃的时候正好是你喜欢的温度。每个人喜欢的温度都是不一样所以我是定制饭盒，永远有你喜欢的温度

提问：成本大概是多少？

闞晓敏：我们材料的成本应该是两三百块钱但是这个花的研发费可就多得去了，400—500万两年，就为了内胆不漏水这些东西搞来搞去，模具做了两套这个看未来的方式，也许是共享饭盒不要钱。

主持人：那没人刷了卫生也成问题啊。

阚晓敏：也不是就像我们原来夶食堂的饭盘。我到这里就是露个脸性感的石墨烯有没有美好未来？我说肯定有性感的石墨烯项目有没有未来就指望大家，看这个市場看运气，这个400分之一的概率看看明年还有没有这个公司。

主持人：好谢谢阚总。

阚晓敏：好谢谢大家！

主持人：感谢阚总的精彩报告。刚才专家们精彩的讲演对我们企业在今后石墨烯的应用上的发展提供了有力的借鉴，使得我们能够站在一个更高的起点做好各項工作

最后，我建议我们再次以热烈的掌声感谢今天各位专家的精彩演讲今天的报告会到此结束，谢谢大家！

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