中國粉體網(wǎng)訊 目前，關(guān)于碳納米管的研究，無論在制備技術(shù)、性能表征及應(yīng)用探索等方面都已經(jīng)達到了一定的深度和廣度。組成及結(jié)構(gòu)上的緊密聯(lián)系，使石墨烯與碳納米管在研究方法上具有許多相通之處。近日，在“第二屆能源顆粒材料制備及應(yīng)用技術(shù)高峰論壇”上，就這二者的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀問題，中國粉體網(wǎng)記者采訪了清華大學的魏飛教授。
©️Gao Xizhen / Cnpowder.com.cn
魏飛教授
石墨烯與碳納米管：一樣的前生，不一樣的今世
碳納米管是由一層石墨層卷起來的直徑只有幾納米的微管，也可由不同直徑的微管同軸地套構(gòu)在一起形成管束。按照層數(shù)來分類，可分為單壁碳納米管和多壁碳納米管；石墨烯是從石墨材料中剝離出來或CVD生長出來的、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體，也分為單層石墨烯和石墨烯微片（多層結(jié)構(gòu)）。
從本質(zhì)上看，碳納米管和石墨烯都屬于sp2雜化納米碳材料，都是近三十年來國際學術(shù)界研究的熱點，只不過碳原子的排列組合不同，形成螺旋狀的碳納米管和片狀的石墨烯。盡管碳納米管研究的時間比石墨烯要長、對其性質(zhì)研究的深入程度比石墨烯更好，但為什么現(xiàn)在石墨烯看起來要比碳納米管火爆得多呢？魏飛教授在采訪中告訴我們，20來年前，碳納米管的在學術(shù)界研究的熱度并不比現(xiàn)在的石墨烯低，也產(chǎn)生了數(shù)百家小公司做產(chǎn)業(yè)化，但沒有象石墨烯這樣與太多的社會因素聯(lián)系�，F(xiàn)在大家感覺到石墨烯熱度不僅限于科學研究方面，石墨烯在中國之所以熱度這么高，是由于將石墨烯這類學術(shù)研究與股市、未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展、大眾創(chuàng)業(yè)、風險投資、地方政府科技發(fā)展等等太多非學術(shù)的因素關(guān)聯(lián)起來了的“別的原因”。
石墨烯電池：反映了不健康的一面
談到“別的原因”時，魏飛教授在采訪中特別指出了當下非常熱門的石墨烯電池。此前已有專家論述過，由于一些電池材料導電不好，加入導電性好、電化學穩(wěn)定性好的納米碳材料成為提高性能的必然選擇，石墨烯、碳納米管及導電碳黑均可作為導電劑添加，這些材料的加入對電池容量的提高有限，可在一定程度上提高充放電倍率，魏飛教授認為，電池的名稱的定義是有嚴格規(guī)范的，一般由率先產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)來定義，如索尼公司定義了鋰離子電池，不能因使用石墨烯作為導電添加劑就叫石墨烯電池。不能說學術(shù)文章在毫克級進行的充放電數(shù)據(jù)就混淆概念地說在電動車數(shù)百公斤的動力電池上也可達到數(shù)十C的快速充放電，這是在向不了解具體技術(shù)的大眾炒石墨烯電池，但是這種行為既不屬于產(chǎn)業(yè)行為，又不全是學術(shù)行為，看上去很熱，實則是把學術(shù)和產(chǎn)業(yè)混淆在一起，做了極不健康的石墨烯非科學性宣傳，看起來很是厲害，也很吸引人，但確起到了誤導大眾的作用。
石墨烯電池
中國碳納米管產(chǎn)業(yè)成長在國際上令人矚目
講到碳納米管在中國的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀時，魏飛教授直言，與石墨烯相比，碳納米管雖然沒有那么熱，但是經(jīng)過長時間的沉淀積累，很多人對碳納米管的認知已經(jīng)很清晰了，而且，從真正的應(yīng)用角度來講，碳納米管在中國科學家及華人科學家的努力下的發(fā)展還是很不錯的，實現(xiàn)了目前性能最好的晶體管與全碳計算機研究、還在最快速開關(guān)的X光管用于心臟CT，碳納米管透明導電膜用于手機、鋰離子電池導電劑等方面實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，僅其產(chǎn)業(yè)成長在國際上都是令人矚目的，盡管在國內(nèi)的聲音并不多。據(jù)粉體網(wǎng)記者了解，全球領(lǐng)先的碳納米管生產(chǎn)商天奈科技就是采用魏飛教授團隊的流化床技術(shù)大批量地生產(chǎn)碳納米管。
碳納米管在產(chǎn)業(yè)界的成長離不開基礎(chǔ)的制備技術(shù)研究。今年5月14日在納米領(lǐng)域國際頂級學術(shù)期刊《自然·納米技術(shù)》上，魏飛教授團隊等發(fā)表了《拉伸強度超過80GPa的碳納米管管束》，在世界上首次報道了接近單根碳納米管理論強度的超長碳納米管管束，其拉伸強度超越了目前發(fā)現(xiàn)的所有其它纖維材料。
a.碳納米管管束示意圖；b. 所用到的超長碳納米管的結(jié)構(gòu)；c. 利用氣流聚焦法制備超長碳納米管管束的示意圖；d. 超長碳納米管在聚焦氣流下發(fā)生合并的模擬圖；e-i. 所制備的具有確定組成的超長碳納米管管束；j-k. 所制備的碳納米管管束的力學性質(zhì)；l. 超長碳納米管管束與其他材料拉伸強度對比圖
建言粉體網(wǎng)：向大家說清楚產(chǎn)業(yè)的真實現(xiàn)狀
在我們的采訪臨近結(jié)束時，魏飛教授特別談了自己的感受，他覺得粉體網(wǎng)是更偏產(chǎn)業(yè)與實際應(yīng)用的門戶，應(yīng)該發(fā)出自己的聲音，說清楚產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀到底是怎樣的。以石墨烯與碳納米管的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀為例，“中國的碳納米管產(chǎn)業(yè)占全世界的絕大部分”，魏飛教授說，“我所知道的，由于石墨烯的應(yīng)用研發(fā)時間短，石墨烯真正能通過技術(shù)賺錢的企業(yè)我還沒看見；但碳納米管我是能看見的�！�
