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稭稈玉米芯提取石墨烯——代表委員聚焦“新材料之王”

“我們曆時多年攻關,從玉米芯中提取石墨烯,将石墨烯與玉米芯纖維複合生産出内暖纖維,進而推出石墨烯‘内暖’纖維産品。”全國人大代表、濟南聖泉集團股份有限公司董事長唐一林向記者表示,這種紡織産品因加入了石墨烯材料,具有低溫遠紅外、抗菌抑菌、抗靜電等多種功能。
全國政協委員、清華大學化學系教授李景虹6日在接受記者采訪時表示,稭稈中提取石墨烯是創新之舉。一方面利用農廢産品加工變廢為寶,減少了稭稈焚燒對環境的破壞;另一方面解決了用于紡織的石墨烯大規模生産問題。李景虹多年從事化學、材料學研究。以他為第一完成人的“石墨烯的電分析化學和生物分析化學研究”榮獲“2015年度國家自然科學獎二等獎。”
石墨烯材料用于紡織品,意味着這種“新材料之王”走進了百姓生活。
石墨烯是什麼?它是一種由碳原子緊密排列而成的蜂窩狀結構的二維晶體,看上去近似一張六邊形網格構成的平面。它是目前已知最薄的材料,單層石墨烯隻有一個碳原子的厚度,屬于納米材料的一種。它的厚度隻有0.34納米,一片1毫米厚的石墨片由近300萬層石墨烯堆垛而成。
石墨烯的問世引起全世界的研究熱潮,許多專家稱之為“改變21世紀的材料”。有人預言,石墨烯有望成為讓“薄得像紙一樣的透明手機”“像襯衣一樣的防彈衣”等科幻産品變成現實的“點金石”。
“上個世紀,物理學家通過理論計算判斷二維材料在自然中根本不存在。用海姆自己的話說,石墨烯曾經是他三朵‘思想的雲’之一,由好奇心驅使通過不斷探索被發現的。”李景虹說。
李景虹認為,石墨烯之所以被稱為“改變21世紀的材料”,因為它兼具多種獨特性能。比如,石墨烯具有超高的導電性,遷移率是矽的100倍;導熱性能優于碳納米管,有望成為未來超大規模納米集成電路的散熱材料;具有比金剛石還堅硬、是鋼鐵100倍的機械強度;極高的透光率;極高的比表面積,有望成為潛力巨大的儲能材料等。
“基于以上性能,石墨烯在觸摸屏、電子器件、儲能電池、傳感器、半導體、航天、生物醫藥等領域擁有廣闊的應用前景。”李景虹說,“但是石墨烯材料從整體上尚處于研發階段,在不同領域産生具體産品的時間有早有晚。有的可能三到五年,也有的可能幾十年。”
全國政協委員、中國科學院院士高鴻鈞曾表示,石墨烯在未來電子器件上具有誘人的應用前景,被看做是石墨烯研究最可能突破、實現産業化的領域,成為國際上的研究熱點和競争焦點。
“我們課題組長期關注生物分析方法和生物傳感的研究,2007年開始就把石墨烯引入生物分析領域。經過持續探索,我們揭示了石墨烯電化學和電分析化學的基本規律,發展了石墨烯生物分析的新方法和研制了新型石墨烯生物傳感。未來的石墨烯傳感器可以用于醫療領域的血糖、前列腺癌症标志物的高精度檢測。”李景虹說。
新一輪産業升級和科技革命大背景下,新材料産業成為未來高新技術産業發展的基石和先導。目前,英國、美國、韓國等多國正着手推動石墨烯産業化。我國是石墨烯研究和應用開發最為活躍的國家之一,2015年出台《關于加快石墨烯産業創新發展的若幹意見》,并在全球率先啟動了石墨烯國家标準制定工作。
“雖然前景光明,但存在的問題也不少。”在唐一林看來,我國石墨烯産業化發展還存在規模化制備關鍵性技術和成套裝備亟待完善,材料應用開發嚴重滞後,有影響力的企業很少參與,一些企業熱炒概念,忽視知識産權建設和保護等問題。
“十三五”規劃綱要草案在戰略性新興産業發展行動專欄中提出,要大力發展形狀記憶合金、自修複材料等智能材料,石墨烯、超材料等納米功能材料。
唐一林建議,推進意見的穩步落實,加快國标制定,在“十三五”規劃中統籌石墨烯産業發展,指導相關地區因地制宜制定本地區石墨烯産業發展規劃,促進上下遊聯動,避免低水平重複。

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