石墨烯,被誉为21世纪的“材料之王”,是一种拥有各种世界之最的材料。自2004年科学家从石墨中机械剥离出单层石墨烯以来,学者、工程师们对它的研发热情从单纯的学术研究已拓展到了工业领域,并可能在很多方面改善或彻底改变人们现有的材料体系。石墨烯具有极高的电导率,有望彻底革新目前的半导体材料和器件;它拥有所有材料中最高的热导率,为多种材料的热管理提供新的设计思路;它拥有很高的强度和很低的密度,在高分子、金属以及陶瓷等复合材料领域的产品升级中,扮演着十分关键的角色。以上种种应用,都具有很大的想象空间,这让全世界都掀起了石墨烯学术和产业研究的热潮。本期节目对话浙江澜沐浦科技有限公司常务副总经理吴志连,清华大学碳中和讲席教授、欧洲科学院院士唐军旺,一起聊聊他们与石墨烯的故事。
吴志连,博士,从事新材料研发及管理工作10余年,在Chemical Society Reviews、Green Chemistry和ACS Sustainable Chemistry & Engineering等国际高水平期刊上发表学术论文20余篇,授权专利20余件,曾获中国科学院所级学术报告比赛一等奖、中国科学院分院级学术报告比赛三等奖、先后入选大连市城市发展非常紧缺人才、宁波市及温州市高级人才,现任浙江澜沐浦科技有限公司常务副总经理,兼任北京工业大学、浙江工业大学和深圳大学等多所高校的硕士研究生产业导师。
浙江澜沐浦科技有限公司位于产业配套成熟的浙江瑞安,是地方政府重点支持的科创型企业,公司以大型连续微波法石墨烯制备技术为核心,实现了将微波法高质量石墨烯的制备从毫克级到吨级的跨越,并聚焦于石墨烯材料下游关键应用领域的研发。吴志连表示:“制备高质量石墨烯一件很有挑战意义的事情,正所谓,犯其至难而图其至远,因此,美好的愿景和清晰的目标是成功的第一关键因素;此外,公司拥有唐军旺院士团队不远万里送来的创新种子;有了创新的种子之后,公司研发团队用大量的汗水,不断地浇水、施肥和松土,这才取得显著进步,目前创新的种子已长成小树苗……。”
提及石墨烯的应用,吴志连说:“石墨烯有望在与高强度材料、电能储存和热管理等领域大放异彩,利用石墨烯导电导热性能强、强度高以及密度小等特点,在新能源、新材料以及芯片等产业的应用潜力巨大……。”目前,吴志连已全身心投入石墨烯的下游应用研发,他对石墨烯产业的未来发展充满信心。
唐军旺,教授,欧洲科学院院士,英国科学院-利弗休姆资深研究员,比利时欧洲科学院院士,英国皇家化学会会士,现任清华大学碳中和讲席教授,曾任伦敦大学学院材料中心主任,化学工程系材料化学和材料工程主席教授等,同时兼任全英华人正教授协会副主席,英国陕西联谊会主席, 中国科学院留学人员联谊会海外理事等社会职务。他在微波催化、微波增强和太阳能转化等方面具有多年的研究经验,迄今已在国际杂志Nature Energy、Nature Catalysis和Nature Reviews Materials等能源和化学领域期刊共发表了230余篇学术论文。
“用我们微波法制备的石墨烯,密度只有水的200分之一。与薄和轻相产生鲜明对比的,是石墨烯的高强度,它是我们目前已知的最坚硬的材料之一,要比钢铁硬100到200倍……”说起石墨烯的特性,唐军旺院士如数家珍。每每提起石墨烯,唐军旺院士感受颇多:“为了能够实现高质量石墨烯的大规模生产,充分发挥石墨烯的价值,同时能够降低生产过程中的能耗、减少碳排放、降低成本,使这种魔力材料走进寻常百姓家,经过了多年的努力,终于确定了微波剥离过程中各个参数,还因此获得了2019年国际化学工程师学会的商业创新大奖,为高质量石墨烯的批量生产提供了新方法。”
在未来,我国石墨烯行业将加快发展速度,让这种“材料之王”在产业界和学术界大放异彩,实现它的真正价值,也真正地让石墨烯造福千家万户。