王振廷介绍石墨烯纺织涤纶丝。
黑龙江日 4月23日讯 一幅壁画,接上电源,瞬间升温到110余度,成为供暖设备,所耗电量仅是传统电暖器的三分之一;在机器嗡鸣中,一粒粒黑色母粒正被纺成一轴轴灰线,此线不但兼备普通线的性能还具有抑菌、抗菌和防静电等特效。这两款产品性能的神奇之处,是因为他们的主要材料里都加入了石墨烯。而将性能被誉为新材料之王的石墨烯成功“纺”进线里“印”进画里的,是黑龙江科技大学材料科学与工程学院院长王振廷和他的团队。经过8年攻关,目前,王振廷团队已研制出石墨烯导电油墨、石墨烯纺织纤维、石墨烯润滑油、石墨烯防腐涂料等四种石墨烯应用产品,并实现量产。
领先国内建立起全省首条石墨烯生产线
“石墨就像一本厚重的书籍,有上百层,甚至上千层,剥的越薄,附加值越高。石墨烯剥离层数不同,其应用性能也不同。石墨烯研发就如同探险,艰难之中总会遇到一个个惊喜。”王振廷团队在总结国内外石墨烯制备方法的基础上,自主研发了插层剥离法,生产过程高效、绿色、环保、成本低,生产的石墨烯层数在1~10层之间,做到10纳米以下分层可控。该技术指标达到国内领先水平,是目前国内外最适宜大规模生产的新技术之一。“石墨经过剥离,制备出石墨烯,形成石墨烯应用产品的原材料。然而,石墨烯如何转化成产品,不是简单的添加,这需要有敏锐的市场嗅觉,更需了解所研发产品涉猎的行业知识,反复试验,不断优化。”在王振廷眼中,石墨烯可以应用到生活的方方面面,随着下游应用产品的研发,他正一步步用石墨烯改变着百姓生活。
全国首创将石墨烯成功“纺”进线里
回首研发路,王振廷口中念叨最多的便是“难,太难了!”2015年,首条石墨烯生产线投产后,王振廷琢磨着石墨烯的抑菌、抗菌、抗静电等性能,普通布料不具备抑菌性,这要是能把石墨烯加入布料中,肯定受欢迎。石墨烯与涤纶锦纶是不结合的,但王振廷团队经过无数次试验、分析,成功突破了天然石墨烯在涤纶纺织材料难以分散、难以纺丝的关键技术,将天然石墨烯均匀分散到涤纶纺织材料中。
实验室研发成功后,王振廷把加入石墨烯的纺织母粒邮寄到南方一纺织厂,让其帮着纺成线,起初厂家不同意,到后来回馈“效果不行,再邮点试试。”此时,王振廷犯起地嘀咕,“不行,为啥还一再要!他们是不是没说真话,既然要,这玩意儿肯定行。不等了,自己做!”王振廷团队坚持研发方向,并于2018年7月成功研发出石墨烯纺织涤纶丝技术,同年9月通过国内最高检测机构即国家棉印染产品质量监督检验中心检测,各项指标均优于国家标准,这标志着石墨烯在纺织应用领域技术实现重大突破。
石墨烯涤纶纺织纤维的抑菌抗菌和防静电特性,使其应用前景非常广阔,可以在妇女儿童内衣、医院床单、防菌服、军队和特种行业大显神威。目前,该团队与鸡西市昌隆石墨制品有限公司合作,生产石墨烯母粒及涤纶纺织纤维,携手进军纺织业。
不断求索让石墨烯应用到更广阔领域
“石墨烯加热膜是我们的核心技术,它的前段产品则是我们另一核心技术,石墨烯导电油墨。”王振廷说,采用自制的石墨烯导电油墨,再经过丝 印刷印在绝缘膜上,进而形成石墨烯发热膜,该团队不断健全石墨烯产业链条,应对不同市场需求研发新产品。以石墨烯加热膜为例,其在蔬菜水果大棚、育苗保温取暖、加热壁画、地板加热、地砖加热、桑拿房等具有广阔的应用市场。
此外,该团队与哈尔滨长河特种涂料厂合作生产出石墨烯重防腐涂料,其使用寿命是富锌环氧重防腐涂料的3倍。王振廷团队通过实验研究表明,在普通润滑油中加入石墨烯改性剂,各项性能指标比肩国外名牌润滑油。目前,王振廷团队拥有2项发明专利、2项目实用新型专利及正在申请的4项发明专利。这些专利有些已转化落地,有些正在转化路上。当下,王振廷团队还有四种实用石墨烯产品正在研发中,2年内将实现量产。
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