最近,中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所、賓夕法尼亞大學(xué)和北京大學(xué)合作研究,畢輝、陳一葦和黃富強等發(fā)現(xiàn)了一種三維石墨烯管的“超級材料”,屬于一種新型的具有分級多孔結(jié)構(gòu)的cellularmaterial,兼具遠優(yōu)于已有碳材料的強力學(xué)、低密度、高導(dǎo)電等特性。

  兼具高比剛度、高比強度、強能量吸收等優(yōu)點的CellularMaterials(多孔材料),可應(yīng)用于復(fù)合材料、環(huán)境、能源和生物等領(lǐng)域。構(gòu)建密度低于10mg/cm3超輕材料為目前國際研究熱點,例如金屬(Ni-P)、陶瓷(Al2O3)基等超晶格結(jié)構(gòu)。然而,隨著密度的降低,這些材料的力學(xué)、電學(xué)性能呈指數(shù)(n>2)降低,同時材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及可恢復(fù)形變顯著變差。科學(xué)家夢寐以求的碳基的cellularmaterials,由碳納米管或石墨烯組成,兼具優(yōu)異的力學(xué)和電學(xué)性能。這要求結(jié)構(gòu)單元(碳管或石墨烯片之間)由共價鍵連接,但是難以實現(xiàn)。

  最近,中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所、賓夕法尼亞大學(xué)和北京大學(xué)合作研究,畢輝、陳一葦和黃富強等發(fā)現(xiàn)了一種三維石墨烯管的“超級材料”(圖1),屬于一種新型的具有分級多孔結(jié)構(gòu)的cellularmaterial,兼具遠優(yōu)于已有碳材料的強力學(xué)、低密度、高導(dǎo)電等特性。該石墨烯宏觀體的密度可低達1mgcm-3(連續(xù)可調(diào)),比表面積可高達1000m2g-1。該三維石墨烯首次由四連接的石墨烯納米管通過碳碳共價鍵鍵合,形成類似金剛石的四配位三維穩(wěn)固結(jié)構(gòu)。

  該三維石墨烯管具有高強度,壓縮模量可達100MPa,可以支撐自身重量的40,000倍,沒有發(fā)生明顯形變(圖2),同時還具有超高彈性,壓縮形變95%以上,循環(huán)1000次后幾乎可完全恢復(fù),為所有cellularmaterials之最。石墨烯空管材料擁有優(yōu)異的電導(dǎo)率,電導(dǎo)率可達70Scm-1,三維石墨烯管可作為性能優(yōu)異的彈性導(dǎo)體,其力學(xué)和電學(xué)性能是目前報道的多孔石墨烯的1-2個數(shù)量級高,可以應(yīng)用于新能源領(lǐng)域。此外,該材料具有超疏水特性,吸附有機溶劑超快,吸附有機溶劑達自身重量的600倍以上,可用于污水處理,如海上漏油等。

  相關(guān)工作得到了國家自然科學(xué)基金、上海市科委重點基金項目的資助,相關(guān)結(jié)果于學(xué)術(shù)雜志《先進材料》(AdvancedMaterials,DOI:10.1002/adma.201502682)上發(fā)表。

中科院發(fā)現(xiàn)三維石墨烯管材料 性能遠超現(xiàn)有碳材料

  圖1三維石墨烯管宏觀和微觀形貌

中科院發(fā)現(xiàn)三維石墨烯管材料 性能遠超現(xiàn)有碳材料

  圖2三維石墨烯管優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)吸附性能

  A股石墨烯概念股

  據(jù)悉,石墨烯是一種二維的單層碳原子結(jié)構(gòu)材料,它不僅是世界上最強、最堅硬、最薄的物質(zhì),同時由于它在已知的材料中電阻率最小、導(dǎo)熱系數(shù)最高,因此也是最理想的電極和半導(dǎo)體材料,被認為可以引發(fā)現(xiàn)代電子科技和信息技術(shù)的革命。IBM和三星每年都在加大研發(fā)投入,用來開發(fā)這種有望替代硅的材料,以生產(chǎn)更高效更輕薄的電子設(shè)備。

  從產(chǎn)業(yè)的可行性上看,這項新技術(shù)能夠適用于大多數(shù)制造商現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備,而不需要更換整條生產(chǎn)線。從應(yīng)用拓展上看,這項納米線技術(shù)極有可能先在發(fā)光二極管和新型太陽能電池中使用,使太陽能電池同時具備高效、柔性和低成本的特性。用于制造自供電的納米器械和由石墨烯、納米半導(dǎo)體絲制成的3D集成電路,用于自供電的消費類電子產(chǎn)品,成為未來電子和光電器件的平臺,出現(xiàn)在從手機、平板電腦、服裝到便簽簿在內(nèi)的各個生活角落。

  石墨烯概念股票解析一覽

  相關(guān)公司包括:烯碳新材(000511)、博云新材(002297)、方大炭素(600516)、康得新(002450)、金路集團、東旭光電(000413)、錦富新材(300128)、西藏城投(600773))、中國寶安(000009),悅達投資(600805)、中泰化學(xué)(002092)、力合股份(000532)、華麗家族(600503)等。

  力合股份

  據(jù)力合股份公告顯示,公司并沒有直接參與石墨烯生產(chǎn)業(yè)務(wù),而石墨烯與力合股份的關(guān)聯(lián)是其通過三層關(guān)系參股的一家做碳元素的公司,也就是無錫第六元素高科技發(fā)展有限公司。力合股份持有江蘇數(shù)字信息產(chǎn)業(yè)園20%股權(quán),江蘇數(shù)字信息產(chǎn)業(yè)園持有無錫力合科技孵化器公司40%股權(quán),無錫力合科技孵化器公司持有無錫第六元素30%股權(quán)。有了上述三層間接持股關(guān)系,力合股份才最終沾上了石墨烯概念。

  方大碳素

  公司7月份針對特種石墨和針狀焦項目發(fā)布了非公開發(fā)行預(yù)案,擬募資28億元,公司將通過運作該筆資金解決收購佳金礦業(yè)股權(quán)及后期開發(fā)中一定的資金問題。此次收購為做大做強公司業(yè)務(wù),拓展公司發(fā)展領(lǐng)域,提升公司競爭力,增強公司投資效益提供了保障。值得一提的是,方大碳素也是前期證金概念股,公司與清華大學(xué)、中科院上海物理應(yīng)用研究所、中科院先進核能創(chuàng)新研究院、武漢科技大學(xué)等國內(nèi)知名科研院所建立了產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系和完整的試驗研發(fā)體系,具備持續(xù)進行新產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的條件。(華創(chuàng)證券)德爾家居今年8月份,德爾家居發(fā)布非公開發(fā)行股票預(yù)案。募集資金總金額不超過20億元,用于“含石墨烯超級鋰電池”和“含石墨烯超級鋰電池材料(負極材料、陶瓷隔膜和軟包)”兩個項目。項目實施后,公司將依托鋰電池材料領(lǐng)域研發(fā)優(yōu)勢,建設(shè)含石墨烯超級鋰電池生產(chǎn)基地,并適當?shù)倪M行產(chǎn)業(yè)鏈拓展延伸,形成協(xié)同效應(yīng),提高產(chǎn)品附加值,提升企業(yè)整體的經(jīng)濟效益。(民生證券)美都能源(600175)公司近期公告,基于對石墨烯行業(yè)發(fā)展前景和巨大發(fā)展空間的一致認同,與浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院簽署了《戰(zhàn)略合作協(xié)議》,一致同意在圍繞石墨烯等新材料在能源領(lǐng)域的應(yīng)用與推廣建立全面的戰(zhàn)略合作關(guān)系,共同構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟的創(chuàng)新體系,建立產(chǎn)學(xué)研長期合作關(guān)系,形成大學(xué)和企業(yè)相互促進共同發(fā)展,努力實現(xiàn)“校企合作、產(chǎn)學(xué)共贏”。(銀河證券)金路集團“金路集團是相關(guān)公司中產(chǎn)業(yè)規(guī)劃最清晰的。”國海證券(000750)研究員稱。金路集團涉足石墨烯業(yè)務(wù)時間并不長。2011年6月,金路集團與中科院金屬所簽訂《技術(shù)開發(fā)合同》,雙方同意在石墨烯研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化方面展開平等互利的合作。2012年11月,“石墨烯材料的規(guī)?;苽浼夹g(shù)”通過四川省科技廳專家鑒定。不過,該公司特意強調(diào),該項技術(shù)尚處于中試階段,還需要進行持續(xù)優(yōu)化。

  華麗家族

  華麗家族雖然沒有涉足石墨烯,但研究員表示,其大股東旗下的寧波墨西科技公司號稱要打造全球第一條300噸石墨烯量產(chǎn)生產(chǎn)線。未來如果能把這一資產(chǎn)注入進來,華麗家族也將大為受益。華麗家族大股東南江集團控股的寧波墨西科技合資公司設(shè)立于2012年4月,號稱擁有全球第一條石墨烯生產(chǎn)線,設(shè)計年產(chǎn)300噸。

  樂通股份(002319)

  樂通股份、ST南江B(200160)的大股東南江集團,與寧波墨西科技設(shè)立合資公司,分別研發(fā)石墨烯油墨、功能性涂層產(chǎn)品等。消息一出,兩家公司的股價均出現(xiàn)大漲。不過,墨西科技能否實現(xiàn)那么大的產(chǎn)能,尚待確定。

  中國寶安

  石墨烯項目是公司利潤增長的主要希望。據(jù)公司2012年半年報顯示,雞西貝特瑞石墨產(chǎn)業(yè)園二期項目已建成投產(chǎn),由貝特瑞公司控股的雞西長源礦業(yè)有限公司年處理石墨原礦60萬噸及配套采選礦廠項目,爭取當年10月具備試生產(chǎn)條件;惠州貝特瑞工業(yè)園一期和天津貝特瑞新能源科技產(chǎn)業(yè)園建設(shè)順利,預(yù)計將于當年9月和10月投產(chǎn)。

  中航三鑫(002163)

  中航工業(yè)航材院宣布,已突破制備大尺寸、高質(zhì)量石墨烯薄膜的技術(shù)難題。隨后,該消息在網(wǎng)絡(luò)上廣泛傳播,受消息影響,在大盤承壓大跌之下,一眾石墨烯概念股,包括中航三鑫、金路集團、中鋼吉炭等卻于弱市中強勁上揚,成為一道別樣的風(fēng)景。事實上,中航三鑫因間接持股而勉強沾邊石墨烯概念。

[責任編輯:陳語]

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