要問這兩年來最火的新材料是什么,石墨烯要是排第二的話,那就沒有其他的材料敢排第一了。不知道大家有沒有了解過石墨烯這種材料,石墨烯現(xiàn)在被人們譽(yù)為黑金,還有科學(xué)家預(yù)言未來石墨烯將成為材料之王。
石墨烯被應(yīng)用到的一些高科技產(chǎn)品的制作當(dāng)中,比如大家經(jīng)常會(huì)碰見的顯示屏、接觸屏以及傳感器,這些東西的制作都要運(yùn)用石墨烯。石墨烯如此受歡迎的原因到底是什么?主要是因?yàn)檫@種材料具有很強(qiáng)的導(dǎo)電性,而且石墨烯的韌性比鋼板還要高200倍。
近日,一家主營環(huán)境監(jiān)測、環(huán)保治理業(yè)務(wù),與涂料生產(chǎn)“風(fēng)牛馬不相及”的企業(yè),其法人通過偽造大量虛假材料,申請到石墨烯涂層產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目資格,并騙取國家補(bǔ)貼款1790萬元!,并再次引發(fā)人們對石墨烯涂料的關(guān)注。但事實(shí)上,以騙取國家補(bǔ)貼為目的的所謂石墨烯涂層技術(shù),自始至終都不可能轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用產(chǎn)品,而只會(huì)再一次傷害和打擊人們對于石墨烯這一新材料技術(shù)在應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化過程中的積極性——不只是針對石墨烯涂料。
隨著石墨烯熱潮的逐漸退卻,網(wǎng)絡(luò)上針對石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的質(zhì)疑聲也越來越多。有專業(yè)人士曾指出,目前市面上各類聲稱應(yīng)用了石墨烯技術(shù)的產(chǎn)品,大部分都是商家的騙術(shù)。這是因?yàn)椋啾绕鹗┎牧献陨韼в械某P阅軐傩裕?ldquo;實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量石墨烯的量產(chǎn)以及石墨烯在生產(chǎn)領(lǐng)域的全面利用,人類還有許多的路要走。”
以目前市面上大火的石墨烯電池為例,前述專業(yè)人士表示,很多都只是添加了一點(diǎn)點(diǎn)石墨烯而已,與科技領(lǐng)域所定義的石墨烯電池還有很大的距離。“許多商家利用消費(fèi)者對石墨烯的不了解,用石墨代替石墨烯達(dá)到‘以次充好’的目的。”
那么所謂石墨烯涂料的情況又是如何?
8月6日,世界首座跨海高鐵大橋——設(shè)計(jì)行車速度為每小時(shí)350公里的福廈高鐵泉州灣跨海大橋(以下簡稱泉州灣跨海高鐵大橋)實(shí)現(xiàn)合龍。有媒體報(bào)道稱,“泉州灣跨海高鐵大橋,創(chuàng)新采用了‘石墨烯重防腐涂裝體系’,將實(shí)現(xiàn)30年超長防腐壽命的突破。”
這可能是離我們最近的一次有關(guān)石墨烯涂料在現(xiàn)實(shí)中應(yīng)用的案例報(bào)道。那么在泉州灣跨海高鐵大橋的防腐涂層中,石墨烯材料到底發(fā)揮出何種關(guān)鍵作用?相關(guān)人員介紹道,起到防腐作用的是石墨烯納米材料改性鱗片型醇溶無機(jī)富鋅底漆和超耐候氟碳面漆:耐鹽霧性能檢測試驗(yàn)報(bào)告表明,70微米底漆涂層的耐鹽霧性能達(dá)到1萬小時(shí)以上,耐鹽霧性為現(xiàn)有技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)的5倍以上,耐人工加速老化性可達(dá)現(xiàn)有技術(shù)的3倍以上。
這樣的宣傳報(bào)道其實(shí)并不少見。《涂料經(jīng)》過往曾多次針對石墨烯涂料進(jìn)行報(bào)道,發(fā)現(xiàn)包括信和新材料、三峽油漆(渝三峽A)、飛鹿股份等涂料企業(yè)都曾大張旗鼓地涉足并開展石墨烯涂料的研發(fā)生產(chǎn),甚至有涂料企業(yè)聲稱已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了石墨烯涂料的量產(chǎn)——
2017年2月,有地方媒體報(bào)道了江蘇道蓬科技有限公司(簡稱江蘇道蓬)當(dāng)時(shí)正在建設(shè)的鋅烯重防腐涂料一期項(xiàng)目,“項(xiàng)目建成后將形成全球第一款石墨烯涂料”。(沒有后續(xù)報(bào)道)
信和新材則稱,它從2012年就開始做前期的項(xiàng)目準(zhǔn)備,2014年正式開始籌建公司,研發(fā)石墨烯在涂料等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用,2016年7月便推出了一款結(jié)合石墨烯新型納米材料的防輻射涂料產(chǎn)品。(至今未見量化生產(chǎn)銷售)
飛鹿股份在2018年7月在投資者互動(dòng)平臺上表示,公司正處在對核電涂料、石墨烯涂料的調(diào)研過程中;公司目前的技術(shù)儲(chǔ)備和管理能力完全有能力開發(fā)出核電涂料、石墨烯涂料;一旦確定可行性之后,相關(guān)工作可以迅速推進(jìn)。(未見實(shí)際行動(dòng))
三峽油漆在2015年11月通過收購的方式瞄準(zhǔn)四川省南江縣尖山石墨礦探礦權(quán),希望籍此開發(fā)具有良好防腐及耐磨等性能的高性能石墨烯涂料產(chǎn)品。(但此次收購未能順利實(shí)施)
2017年11月,三峽油漆還與四川彭山經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)管委會(huì)簽署投資協(xié)議書,擬在彭山建設(shè)石墨烯涂料生產(chǎn)線項(xiàng)目,項(xiàng)目內(nèi)容包括年產(chǎn)3萬噸石墨烯涂料。2018年底,三峽油漆又與湖南兩家公司達(dá)成合作,共同出資設(shè)立制造、銷售水性工業(yè)及水性石墨烯涂料的公司,并投建新項(xiàng)目。(兩個(gè)項(xiàng)目,要么沒有了下文,要么就已經(jīng)宣告失?。?/p>
除了上述涂料企業(yè)大張旗鼓布局或宣稱布局石墨烯涂料之外,三棵樹也有所涉及,其與中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所聯(lián)合承擔(dān)的“高性能石墨烯水性防腐涂料研發(fā)”項(xiàng)目被納入2018年福建省技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)項(xiàng)目;2019年初,宣布擬投資新建功能化石墨烯綠色環(huán)保涂料產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。
那么,石墨烯在涂料中的主要應(yīng)用有哪些?
石墨烯在功能涂料中的應(yīng)用特性
?。?)石墨烯在導(dǎo)電涂料中的應(yīng)用
相對于傳統(tǒng)的導(dǎo)電物質(zhì),石墨烯具有更加優(yōu)良的導(dǎo)電性能和良好的機(jī)械性能,而且石墨烯比表面積大,導(dǎo)電滲流閾值低,只需很少的添加量即可達(dá)到導(dǎo)電的目的,是目前制備導(dǎo)電涂料的不二選擇。
?。?)石墨烯在防火涂料中的應(yīng)用
石墨烯在防火涂料中的阻燃機(jī)理被認(rèn)為是以下幾種阻燃作用的疊加。
?。?)石墨烯在防污涂料中的應(yīng)用
石墨烯具有極高的表面能和很強(qiáng)的疏水作用,微生物很難在石墨烯表面上生長或粘附,所以石墨烯具有很好的防污效果。
?。?)石墨烯在重防腐涂料中的應(yīng)用
石墨烯由于屏蔽性好,比表面積大,很容易在涂層中形成致密薄膜,對于提高防腐性能有很大幫助。研究證明,CVD生長的石墨烯可以在銅、鋁等金屬表面形成保護(hù)層,防止金屬的氧化和腐蝕。
(5)石墨烯在散熱涂料中的應(yīng)用
石墨烯本身熱導(dǎo)率高達(dá)5300W/(m·K),高于碳納米管和金剛石。因此用石墨烯制備散熱涂料具有高的熱導(dǎo)率,而且石墨烯高比表面積,能夠增大涂層散熱面積,可有效降低物體表面和內(nèi)部溫度。
?。?)石墨烯在高強(qiáng)度高耐候涂料中的應(yīng)用
石墨烯本身優(yōu)異的力學(xué)性能可以制備高強(qiáng)度高耐候涂料。在涂層中加入石墨烯,在干燥過程中形成致密網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),能夠顯著提升涂層的硬度和耐磨性能,尤其是有利于解決水性聚氨酯涂料硬度低的問題。同時(shí)石墨烯還能捕捉涂層中的自由基,延長涂層壽命。
?。?)石墨烯在抗菌涂料中的應(yīng)用
納米TiO2作為光催化納米材料的一種,有抗菌滅菌作用,但它對于可見光吸收率較低,納米粒子趨向于聚集,大大降低了其滅菌作用。在含納米TiO2抗菌涂料中,引入5%以下的石墨烯,明顯提高涂料對可見光吸收率,并加強(qiáng)納米TiO2的光催化活性和抗菌、滅菌能力,使改性后的水性聚氨酯在抗菌滅菌綜合性能方面有很大提高,并且具有良好的表面性能、耐水性和力學(xué)性能。
石墨烯涂料給行業(yè)敲響警鐘!
隨著2020年疫情的爆發(fā),再加上有關(guān)石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的質(zhì)疑聲越來越多,間接地讓石墨烯涂料的熱潮降溫,就連曾經(jīng)十分激進(jìn)的三峽油漆,現(xiàn)在也已暫時(shí)擱置了它的“石墨烯大計(jì)”。
有科技界人士分析指出,一方面,全球范圍內(nèi)的石墨產(chǎn)量非常低,讓石墨烯材料的價(jià)格高企;另一方面,石墨烯材料的使用技術(shù)還不完善,現(xiàn)階段更多的是做一些基礎(chǔ)的研發(fā)工作,投入大,產(chǎn)出卻遙遙無期——這讓許多想要應(yīng)用石墨烯技術(shù)的企業(yè)不得不考慮到成本;而生產(chǎn)出來的有限的產(chǎn)品價(jià)格驚人,注定難以量產(chǎn)。
“市面上許多以石墨烯材料為賣點(diǎn)科技公司在產(chǎn)品在生產(chǎn)時(shí),不是用石墨烯氧化物代替石墨烯欺騙消費(fèi)者,就是在產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí),只是像做菜撒調(diào)料一樣加了一點(diǎn)點(diǎn)石墨烯。”有石墨烯從業(yè)人士做了這樣一個(gè)比喻。
反觀涂料行業(yè),目前所謂的石墨烯涂料產(chǎn)品基本都偏重于高端防腐這一領(lǐng)域。從目前的外界宣傳報(bào)道來看,石墨烯涂料的防腐更像是企業(yè)的一個(gè)試煉場,它的效果如何還只是停留在實(shí)驗(yàn)室階段,有待驗(yàn)證。這種背景下,更別提石墨烯涂料的民用前景——石墨烯的市場化呈現(xiàn)還有很長的道路要走。
而這一次石墨烯涂層“騙補(bǔ)丑聞”的暴露,也給有志于布局石墨烯涂料的企業(yè)敲醒了警鐘。對于石墨烯這個(gè)炙手可熱、但技術(shù)開發(fā)難度極大、市場呈現(xiàn)上還有很長一段路要走的領(lǐng)域,又有多少涂料企業(yè)能夠耐得住“寂寞”?一個(gè)更現(xiàn)實(shí)的問題是:有多少涂料企業(yè)具備持續(xù)投入的能力?如果只是把石墨烯作為普通的市場熱點(diǎn)追一追,宣傳一下概念,割一撥韭菜,這樣的心態(tài)不可取,還請及早剎車。
“企業(yè)在任何時(shí)候都不應(yīng)跨越宣傳的底線。要知道,品牌需要靠產(chǎn)品支撐,而產(chǎn)品需要靠質(zhì)量和技術(shù)支撐。把未來戰(zhàn)略目標(biāo)方向的‘期貨’當(dāng)現(xiàn)有技術(shù)賣,只不過是寅吃卯糧。”新能源汽車領(lǐng)域人士對于石墨烯電池刮起的“浮夸風(fēng)”的批評與建議,同樣適合于石墨烯涂料領(lǐng)域。