廣州福滔微波設備有限公司——專業(yè)石墨烯膨化設備

認識石墨烯

石墨烯，一種新型二維碳材料，起步于好奇心驅動的基礎研究（2010年諾貝爾物理學獎），有望促進材料、能源和電子信息的協(xié)同發(fā)展。石墨烯，集合優(yōu)異的柔韌性、導熱、導電、光學、光電和化學穩(wěn)定性于一身，具有潛在的廣泛應用前景。但是單層本征石墨烯的制備并不容易，規(guī)?；闹苽淠壳爸荒芙咏菊魇┑男问健Ｊ┑膶嶋H應用與其制備方法和技術發(fā)展是密不可分的。石墨烯電池進展石墨烯電池的優(yōu)勢不僅對于新能源汽車行業(yè)有幫助，在如手機電池等其他電器電池方面也有很多的幫助作用。目前，盡管國內外有不少企業(yè)從事石墨烯的制備技術開發(fā)，但是與石墨烯規(guī)模實質應用的要求還有不小的距離，一是石墨烯的性價比不夠高，二是與下游應用的技術銜接與兼容有待研發(fā)。

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石墨烯的獨特性能

石墨烯獨特的性能與其電子能帶結構緊密相關。

以獨立碳原子為基，將周圍碳原子產(chǎn)生的勢作為微擾，可以用矩陣的方法計算出石墨烯的能級分布。在狄拉克點附近展開，可得能量與波矢呈線性關系（類似于光子的色散關系），且在狄拉克點出現(xiàn)奇點。這意味著在費米面附近，石墨烯中電子的有效質量為零，這也解釋了該材料獨特的電學等性質。1986年發(fā)現(xiàn)，微波加熱法可以極大提高反應速率，自此，微波合成開始進入研究領域。

石墨烯幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是i小的氣體分子（氦氣）也無法穿透。這些特征使得它非常適合作為透明電子產(chǎn)品的原料，如透明的觸摸顯示屏、發(fā)光板和太陽能電池板。作為目前發(fā)現(xiàn)的薄、強度i大、導電導熱性能強的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之i王”。利用氧化還原法在制備時，由于單層石墨烯非常薄，容易團聚，導致降低石墨烯的導電性能及比表面積，進一步影響其在光電設備中的應用，另外，氧化還原過程中容易引起石墨烯的晶體結構缺陷，如碳環(huán)上碳原子的丟失等。

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工作原理

兩種（或多種）氣體，由氣體鋼瓶經(jīng)減壓閥減壓（所需壓力≤0.05MP）后輸入到氣體供（混）氣系統(tǒng)，再通過流量計調節(jié)每一組分的體積流量，輸出預定比例關系的混合氣體，達到實驗所需的氣氛。嚴禁氫氣和氧氣同時供氣，保證安全。

將供（混）氣系統(tǒng)進口的連接頭接到15Mp的供氣鋼瓶減壓閥上，選擇連接好兩種或多種氣體，按順序開啟供氣鋼瓶上的閥門、供（混）氣系統(tǒng)上對應的截止閥及流量計旋鈕，再旋轉減壓閥旋鈕增大氣體壓力，調節(jié)氣體流量，輸出所需要的壓力和流量。

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微波法制備石墨烯

石墨烯( Gr) 是一種由sp2 雜化的碳原子以六方形格子的形式成鍵形成的新型二維( 2D) 碳納米材料。由于其π電子超共軛效應和特殊的結構，使其具有優(yōu)異的電學與光學性i能、力學性能、熱傳導性能、極高的電荷載流子遷移率、出色的機械強度和柔韌性以及大的比表面積。G微波法制備石墨烯時，前驅體吸收微波，微波能量通過石墨化結構中π電子的移動轉化為熱能，將前驅體中的含氧官能團以及摻雜的物質快速分解成CO2和H2O 氣體。當這些氣體產(chǎn)生的壓力超過片層間的范德華力時，石墨層之間剝離開，從而得到石墨烯。石墨烯的制備和展望大規(guī)模制備高質量的石墨烯晶體材料是所有應用的基礎,發(fā)展簡單可控的化學制備方法是最為方便、可行的途徑,這需要化學家們長期不懈的探索和努力。該法不僅剝離效果較好，而且制備過程避免了使用化學還原劑，是一種非常有前景的綠色制備方法。

廣州福滔微波設備有限公司自成立之初，就確定了依托技術開拓市場空間的經(jīng)營策略，不斷、穩(wěn)步發(fā)展。以“日新盛德，篤志篤行”的企業(yè)精神，以“專業(yè)、品質、科技、”的產(chǎn)品理念，以“真誠、行動、和諧、利他”的核心價值觀，致力于為客戶提供更好的解決方案。公司擁有先進的技術，強大的技術管理團隊，研發(fā)人員均具有碩士以上的文化程度，始終走在微波技術和自動控制技術的前列。公司一貫秉承誠信為本、品質為先、合作共贏、利益共享的經(jīng)營理念，堅持以客戶為中心， 誠信經(jīng)營，始終如一地為客戶提供良好的產(chǎn)品和服務。公司始終堅持品質為先，建立了完善的質量管理體系，強化研發(fā)、生產(chǎn)的過程控制，確保出廠合格產(chǎn)品。作為目前最薄、最堅硬、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯的概念自2004年問世以來一直備受關注。歡迎咨詢我司了解：石墨烯制備設備、微波石墨烯爆裂設備、石墨烯膨化、石墨烯生產(chǎn)設備、單層石墨烯生產(chǎn)線等。

石墨烯的制備方法比較

氧化還原法。氧化還原法制備的石墨烯是粉末，石墨烯的缺陷較大，但是可以實現(xiàn)大量生產(chǎn)、大規(guī)模的應用，并且易于和別的物質復合，易于改性研究。

機械剝離法。機械剝離的石墨烯質量很高，剝離出來的一般是幾百個納米、或者微米的石墨烯片層，一般用于石墨烯的性質研究，產(chǎn)量非常非常低，轉移也很具有挑戰(zhàn)。

液相剝離法。相對質量較高，產(chǎn)量一般，為石墨烯粉末。

低壓化學氣相沉積法。低壓對設備的要求稍微高一些，可制備大面積的石墨烯薄膜，質量沒有機械剝離的高，但與氧化法等制備的石墨烯比較而言質量高很多。

石墨烯儲能技術已在無人裝備中獲得應用

2015年6月，美國海i軍技術信息諒解備忘錄收錄了關于海i軍航空應用中的納米使能技術報告，探討了石墨烯基電容器在無人機及其電磁彈射系統(tǒng)等裝備中的應用潛力，列出其技術優(yōu)勢包括高功率密度、高能量密度、優(yōu)良的循環(huán)性能、減小體積重量、提高占空比等。另外，石墨烯增強的高能量密度鋰離子電池也可顯著提升無人系統(tǒng)的續(xù)航能力。無人車方面，愛沙尼亞米爾萊姆公司的軍i用無人履帶車輛采用Skeleton公司的石墨烯基超級電容器組，利用柴油發(fā)電機為超級電容器組供電，其電動馬達可持續(xù)工作超過８小時。復雜的控制單元在柴油發(fā)電機、電動馬達和超級電容器間調控能量流。石墨烯基超級電容器能提供10瓦·時／千克的能量密度，不僅可確保車輛在低至-65°C的寒冷環(huán)境可靠啟動，而且滿足上百萬次充放電循環(huán)使用，壽命是標準電池的500倍。在鋰離子電池負極材料研究中，使用快速、“體加熱”方式的微波加熱法制備Gr基納米復合材料，能使產(chǎn)物形貌更完整，粒徑更均勻，便于Li 的嵌入/脫嵌，從而提高鋰離子電池的各項電化學性能。這種混合動力系統(tǒng)使能量消耗降低25%~40%。

石墨烯儲能技術可為能量提供電源解決方案

能量技術是軍事強國競相研發(fā)的顛覆性技術，包括激光、微波、電磁導軌炮等，電源技術是能量的核心技術之一。美國對艦載、機載和車載激光進行了大量測試，但其進一步高能化、小型化發(fā)展依然受制于電源技術。激光需要高功率脈沖電源，而當前必須依靠高功率發(fā)電機組或大容量蓄電池實現(xiàn)，其重量和體積會使激光的機動性大大降低。石墨烯不僅可以顯著提高現(xiàn)有電源系統(tǒng)的能量和功率密度，而且可大幅縮小電源體積。作為一家專業(yè)的微波設備廠，福滔微波公司技術骨干有超過十年的微波設備應用研究經(jīng)驗，在鞏固現(xiàn)有應用領域的基礎上，不斷開發(fā)研究新的應用領域。

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石墨烯的制備和展望

大規(guī)模制備高質量的石墨烯晶體材料是所有應用的基礎, 發(fā)展簡單可控的化學制備方法是為方便、可行的途徑, 這需要化學家們長期不懈的探索和努力;石墨烯的化學修飾：將石墨烯進行化學改性、摻雜、表面官能化以及合成石墨烯的衍生物，發(fā)展出石墨烯及其相關材料(graphene and related materials)，來實現(xiàn)更多的功能和應用;石墨烯的表面化學: 由于石墨烯晶體獨特的原子和電子結構，氣體分子與石墨烯表面間的相互作用將表現(xiàn)出許多特有的現(xiàn)象，這將為表面化學特別是表面催化研究提供一個獨特的模型表面;同時石墨烯具有的兩維周期平面結構，可以作為一個理想的催化劑載體， 金屬/石墨烯體系將為表面催化研究提供一個全新的模型催化研究體系。采用PLC程序控制，觸摸屏操作，可實現(xiàn)自動化控制，操作簡單可靠。