生物質石墨烯

內容簡介

《生物質石墨烯:結構製備方法與性能表征》主要根據作者所在課題組近年來在石墨烯領域的研究成果，並結合最新的科研進展編寫而成。生物質石墨烯是以生物質秸稈中纖維素為原料採用基團配位組裝法生態製造而成，其獨特的原料與生產工藝，不僅具有石墨烯二維片層結構，還有植物細胞獨特的紅外增強功能元素，可增強遠紅外性能和抗菌抑菌功能、生產工藝。聖秸稈是一種天然纖維素生物質，被認為是地球上最有價值最豐富的可再生資源，在中國天然纖維素生物質的年產率超過7億噸，其中玉米秸稈占有30%。由於玉米秸稈中碳含量比較豐富，因此將其轉化為具有特殊結構的碳材料用於需要的領域非常重要。在以植物秸稈為原材料製備高性能複合纖維材料領域進行研發創新用過，打開分子鏈嵌入金屬模板等方法，最終利用高科技高溫煅燒這一航天技術從玉米芯秸稈中研發出生物質石墨烯。基團配位組裝法工藝製備生物質石墨烯獲得成功預計以當前的技術能力石墨烯年產量可以達到十幾萬噸獨特優勢：基團配位組裝法大大降低了石墨烯製品的生產成本同時綠色環保對環境友好無污染生物質製備石墨烯優勢更加明顯生物質原材料十分豐富取之不盡用之不竭環境污染小能耗低生產成本大幅降低產品分散性能更好且更易儲存是典型的環境友好型項目生物質石墨烯生產工藝沒有強氧化劑氧化和化學還原過程因此不僅避免了環境污染達到了綠色生態製造而且產品中也不存在化學物質殘留提高了產品使用的生物安全性利用玉米秸稈為原料通過基團配位組裝法合成生物質石墨烯材料對解決環境污染和資源匱乏的問題不僅意義重大而且影響深遠套用前景：生物生物質有很好的發展前景石墨受到礦產資源的限制而且資源終有一天會枯竭而生物質石墨烯原料取自天然植物的秸稈具備可再生性在使用了石墨烯之後酚醛樹脂輕芯鋼剎車片砂輪砂紙等產品將因為性能的大幅度提高而具有更強的市場競爭力將石墨烯加入到酚醛樹脂中固化後抗衝擊強度可提高150%彎曲強度提高40%；加入到軌道交通新型複合材料輕芯鋼上可有效提升該材料強度一倍以上同時其抗衝擊抗彎曲性能和耐磨性均有顯著提升且無毒氣體釋放量小適宜大量使用在高鐵汽車輪船飛機等高端內飾材料上在橡膠中添加1.5%的石墨烯拉伸強度提高了90%在PVB中添加1%石墨烯拉伸強度提高了120%在橡膠中添加10%的石墨烯電導率提高了1000倍以上將石墨烯加入到皮革中能有效增加強度提高防火性能同時自然具有防靜電性能目前僅在皮革表面PU層的的市場用量達到100萬噸加入1%的石墨烯需求達一萬噸；尤其在急需提升品質的汽車內飾皮革材料中加入石墨烯可有效提高防火等級材料強度抗耐磨度抗撕裂度柔軟度和光澤度等均有顯著提升在可預見的一段時間內最有可能因為石墨烯的廣泛套用而被改寫發展史的將是汽車產業用在剎車片上磨損率大幅降低同時在高溫下保證了摩擦係數的穩定；加到輪胎上可增加輪胎強度有效延長輪胎使用壽命；用在汽車濾紙行業其具備的良好散熱性和超強導電性可確保及時釋放靜電荷減少因劇烈摩擦引起的溫度驟升未來將研發用石墨烯加入電池電極材料中解決傳統鉛酸電池大電流充放電壽命短的問題同時解決傳統鋰電池充電速度慢超級電容器蓄電能力差的問題等這對於中國未來若干年內保持在電動汽車研發領域的領先地位意義深遠。

生物質石墨烯

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