绵阳一鼎新材料技术有限公司成功研制电化学真空石墨烯剥离生产技术及其创新型设备

本刊记者曹福成报道：董事长周兴明率玉溪铯铷科技和绵阳一鼎新材料技术两个有限公司通过超真空分子蒸馏法分离提纯技术获得超纯金属，研制电化学真空石墨烯剥离生产技术及其创新型设备获得成功，为我国国防和工业建设作出重要贡献。

玉溪铯铷科技和绵阳一鼎新材料技术两个有限公司是有着国资背景的股份制企业，专业从事超高纯碱金属及碱土金属生产和应用研发，公司专业技术打破长期以来国外垄断局面，在该领域已跻身全球前列。

公司创始人董事长周兴明、副总经理王胜龙带领的全明星科研阵容拥有中国垄断核心技术，潜心研发出全中国唯一的超纯金属提纯配套设备及产品的应用。成功通过超纯金属超真空分子蒸馏法等分离提纯技术获得品质达到世界级的超高纯氧化铍、金属铯、金属铷、锂同位素等高端前沿军工材料的生产和应用研发。高纯度新材料在对技术苛刻的国防军品、航空航天、武器装备、5G通讯及空间技术市场一克难求。

一、绵阳一鼎新材料技术有限公司自主研发中国首台套磁流体发电碱金属精确注入系统

随着功能金属材料的市场应用，绵阳一鼎凭借团队科研实力，拓展研发出全国首台套磁流体发电碱金属精确注入系统。完成并研发全国首台套原子钟（量子频标）碱金属高精度注入及封装系统。系统的研制成功，使我国在空间飞行器的在轨时间、推进速度、使用年限及时间频率有了重大提升，为国家国防安全、军工、导航、通讯等提供了强有力的保障。

二、绵阳一鼎新材料技术有限公司自主研发成功石墨烯电化学剥离系统设备

石墨烯由于有诸多独一无二的特性，在自然界中最薄、最结实，导电性极好，因此在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料，在工业领域中几乎无所不能。

我国石墨资源丰富，价格低廉。正是看到了石墨烯的应用前景，绵阳一鼎新材料技术有限公司于2020年建立石墨烯相关技术研发中心，尝试使石墨烯商业化。进而在工业、技术和电子相关领域获得潜在的应用专利，设立专项研发资金，致力开拓国内市场。争取未来3年内实现产值人民币12亿元。

为了从石墨中剥离出高纯度的石墨烯，玉溪铯铷科技和绵阳一鼎新材料技术公司自主研发的石墨烯设备属于电化学剥离系统（见下图），每台设备年产50吨高端石墨烯粉。中性电解液中剥离，产量高，一次性剥离80%为单层（2nm以下，6层以内）片径5～15um。石墨烯粉固定碳含量为99.99%，该工艺路线短，原材料来源广，过程工艺平稳可控，生产过程不产生水污染。该系统已获得国家知识产权局颁发的3个发明专利和6个新型实用专利。

1.主要设备：电解电源、电解池、液体循环泵、电化学感应探头、循水池；2.石墨板连接电极，置入电解池；3.循环水池中加入去离子水 2000/L，同时加 0.1mol/L（NH4）2SO4+H2O并开启循环水池搅拌装置；4.启动液体循环泵，待液面达到平衡；5.启动电解电源，观察电解电源仪表；6.设置电压5V、电流 3000A、pH5.5；7.过程中经常关注水温不超45℃；8.观察阳极板全部剥脱落，电解周期完成；9.换入新的极板，剥离工艺继续进行；10.剥离完成后的浆料进行真空过滤，过滤后液返回贮罐，循环使用，滤渣转入下步工序进行超声波分散剥离。

整个系统是全自动控制，闭环式剥离。该系统仅由4人便可完成从填料、剥离、烘干、包装等整个工艺中的工序，生产工艺清洁、环保。这套系统的设计制造为国家填补了电化工剥离的空白。

三、玉溪铯铷科技和绵阳一鼎新材料技术公司在石墨烯研究开发上具有独特技术优势

公司优势主要表现在：年产30t高端石墨烯生产线已布局完成并进入生产状态。生产产品经权威部门检测，石墨烯单层率85%，比表面积30～50um，纯度≥99.99%。该项获得国家发明专利3项，新型实用专利6项。该产品非常适合用于超级电容储能、全固态锂电池负极材料的二元包覆、聚丙烯腈石墨烯复合材料（碳纤维）、高端电子产品的导电导热、高端油墨等。利用自身高端石墨烯产品优势，公司现与西安电子科技大学张彦民博导团队的超级电容項目，西北工业大学李焕勇博导团队的聚丙烯腈石墨烯复合材料（碳纤维）项目正在研发。公司自产高能动力锂电池硅覆石墨烯已通过论证，生产原料正与西安交通大学汪敏强博导团队、陕西理工大学李乐博导团队、西安建大马博士团队进行全固态锂电的制作、封装、充放电实验。经370 次充放电，衰减 5%。充电时间按现有锂电加速50%，储能620wh/kg。

目前，石墨烯已广泛应用于基础研究、传感器、晶体管、柔性显示屏、新能源电池、海水淡化、储氢材料、航空航天、感光元件、复合材料、生物等诸多领域。中国石墨烯产业联盟预计，2020年石墨烯产业化规模将取得突破，全球石墨烯材料市场将达1000亿元，分布在新能源、电子信息、复合材料、节能环保、热管理、生物医药等各领域。据悉，未来10年内，石墨烯主要作为改性材料来提高传统材料与功能器件的性能，主要应用领域包括动力电池/超级电容、防腐涂料、改性化纤、改性橡塑材料和导热散热材料等，其价值在于支撑传统产业升级换代。未来10～20 年，石墨烯将在柔性电子产业领域发挥关键作用，在柔性显示、柔性传感、可穿戴设备等领域催生变革性技术和新兴产业，石墨烯作为下一代高频晶体管核心材料的技术将走向成熟，由此在电子信息技术领域势必引发颠覆。

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