超高压均质技术及装备，如何助力石墨烯终端产品实现突破？

石墨烯被誉为“材料之王”，却在量产和应用上遭遇重重困难。

石墨烯的独特性能

单层碳原子构成了石墨烯，其厚度仅仅只有0.335纳米。它的电子迁移速度比率能够达到硅质材料一百倍之多，热传导率高高在上可达5300W/mK范畴。杨氏模样数值大约得有1TPa，断裂所具备产生的强度竟然成就实现了130GPa程度。这些所呈现的数据充分显示表明，石墨烯在针对导电、导热以及力学相关性能等方面维度都远远超出超越了传统类型的物料材料。

2018年，美国国家标准技术研究院，测得了石墨烯的比表面积达到2630m²/g 。这种二维材料，对锂离子电池的能量密度提升，十分显著。实验室数据表明，添加了石墨烯的电极材料，能够让电池容量提升20%以上，充放电速率提高5倍 。

机械剥离法现状

机械剥离法中，主要采用的是球磨机以及超声波设备，通过这种方法生产出来的石墨烯情况是，层数通常而言是在10层以上，其厚度大约为5至10纳米，鉴于工艺较为简单，国内有超过200家企业采用了此方法，另外年产能达到了千吨级 。

这类石墨烯产品价钱较为低廉，每一克大约是10至50元。然而该产品的均匀程度欠佳，存在较多缺陷，这对它在高层次领域的运用造成了限制。当前主要是被应用于普通复合材料、防腐涂料等对于性能要求并非很高的领域 。

化学法制备突破

氧化还原工艺是化学法的主要工艺，天然石墨经浓硫酸、高锰酸钾等氧化剂处理后形成氧化石墨烯，再经高温膨胀还原得到3至5层薄薄的片状石墨烯粉体，这种方法所产产品均匀性很好，缺陷很少。

全球范围内，只有德国的SIXON、美国的Vorbeck等为数不多的企业，掌握着能够进行规模化生产的技术，它们的年产量处于百吨的级别，其产品的价格，每克超过200元，这种具备超高质量的石墨烯主要被应用于航空航天、高端电子器件等领域。

环保生产难题

传统氧化还原法，每产出1吨石墨烯，就得耗费2吨浓硫酸，以及0.5吨高锰酸钾。所产生的酸性废水当中，含有大量锰离子，处理成本十分高昂。在2019年，有一家企业，因为废水排放超标，而被处罚款500万元。

有一种正在研发的新兴方法便是电化学法，还有超临界流体技术也处于研发进程中，这些方法能够避免使用强氧化剂，然而其设备投资却是传统方法的三至五倍，当前仅仅停留在实验室阶段，距离实现产业化还需要一定的时间 。

成本控制途径

天然石墨成本占石墨烯总成本的比例为40%，使用廉价天然石墨虽能降低原料费用，然而会对产品质量产生影响，设备折旧占石墨烯总成本的30%，借助改进反应器设计能够使产率提高20%。

位于苏州的某个企业借助把工艺予以优化，达成将氧化石墨烯还原温度从1000℃降低到600℃，进而使得能耗降低了40%。处于山东的某家公司运用连续化生产线，把人均年产量提升到500公斤，最终让生产成本下降了30%。

应用领域拓展

于新能源范畴之内，石墨烯改性的锂电池已然达成批次生产。某一品牌的电动车所配备的石墨烯电池，其续航的里程增长了百分之十五，充电所需的时间被缩减到三十分钟。在导热材料这一方面，华为Mate50一系列运用了石墨烯导热膜，散热表现提高了百分之五十。

于医疗范畴之内，石墨烯传感器能够对浓度为0.1nM的生物分子予以检测，在建筑材料里添加0.5%的石墨烯，其抗拉强度会提升30% ，这般种种应用正促使石墨烯市场规模得以迅速增长，预估在2025年的时候将会达到50亿美元 。

您觉得石墨烯技术首先会在哪个领域达成大规模的应用呢？欢迎来讲讲您的看法呀，要是认为这篇文章有帮助的话，请点个赞予以支持哟！