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广州福滔微波设备有限公司——微波单层石墨烯生产线

认识石墨烯

石墨烯，一种新型二维碳材料，起步于好奇心驱动的基础研究（2010年诺贝尔物理学奖），有望促进材料、能源和电子信息的协同发展。石墨烯，集合优异的柔韧性、导热、导电、光学、光电和化学稳定性于一身，具有潜在的广泛应用前景。但是单层本征石墨烯的制备并不容易，规模化的制备目前只能接近本征石墨烯的形式。石墨烯的实际应用与其制备方法和技术发展是密不可分的。05MP）后输入到气体供（混）气系统，再通过流量计调节每一组分的体积流量，输出预定比例关系的混合气体，达到实验所需的气氛。目前，尽管国内外有不少企业从事石墨烯的制备技术开发，但是与石墨烯规模实质应用的要求还有不小的距离，一是石墨烯的性价比不够高，二是与下游应用的技术衔接与兼容有待研发。

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石墨烯的独特性能

石墨烯独特的性能与其电子能带结构紧密相关。

以独立碳原子为基，将周围碳原子产生的势作为微扰，可以用矩阵的方法计算出石墨烯的能级分布。在狄拉克点附近展开，可得能量与波矢呈线性关系（类似于光子的色散关系），且在狄拉克点出现奇点。Gr的电学性能优异、比表面积极大(理论值约2630m2/g)，是极具前景的储能材料。这意味着在费米面附近，石墨烯中电子的有效质量为零，这也解释了该材料独特的电学等性质。

石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是i小的气体分子（氦气）也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。2、微波是热还原的一种，只有高温，并没有经过化学还原对石墨烯产生的结构破坏大，所以在电池，添加方面具有得天独厚的优势。作为目前发现的薄、强度i大、导电导热性能强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之i王”。

石墨烯制备炉

炉衬结构 

连续生产工艺下制备材料时，优良的热场是除气氛外的另一个必要条件。为使热场均匀，加热元件的布置方式非常重要，辐射形成的热场应在确定范围的不同位置上，其偏差在额定的指标内。石墨烯烧结设备

根据上述工艺要求，设计一种用于材料连续式制备工艺的辐射式加热结构：加热元件在独立腔体内与合成室隔离，通过流量控制阀调节气体流量，使加热元件腔体相对合成室维持微正压，因此合成室内的气体就很难进入加热元件腔体，从而达到加热元件的长寿命化；石墨烯作为碳材料的一员，以其特有的结构、较高的比表面积、特异的电子传导方式而受到研究者的关注。同时，均热隔离板的存在，使加热元件与制品之间保持合理距离，避免了局部高温，有利于合成室的温度均匀恒定。该结构一方面保证加热元件较长的工作寿命；另一方面又能满足辐射热的较好传递并获得均匀的热场。

石墨烯行业展望

自石墨烯发现至今，人们对其的探究主要是石墨烯的制备过程; 对其应用时，石墨烯自身性质无法很好发挥，且石墨烯导电油墨的导电机理的研究尚未有结论。而石墨烯导电油墨性能主要是由石墨烯自身性质所决定，导电油墨通过喷墨打印或者印刷在基材上并经过处理，终承担导体、导电线路、电阻等各种功能，这就对油墨导电填料的选择、油墨配制的方法、印前印后的处理提出了要求。目前，石墨烯导电油墨中较多使用NMP、环i己酮、松i油i醇、水等强极性的溶剂，不同溶剂、不同方法制备的石墨烯性质不同，包覆的稳定剂的不同，也在一定程度上影响导电油墨的性能。要想提高油墨导电性及其稳定存放的时间，一是筛选和研发合适的分散剂使石墨烯能很好的在溶剂中分散，二是石墨烯制备技术的改进，特别是发展液相剥离法，致力于制备较大尺寸和层数较少的石墨烯，同时探究石墨烯导电油墨中各个原料之间的相容原理，i大程度的发挥石墨烯高导电的性质。据了解，珠海聚碳和哈工大合作成立石墨烯电池实验室，剑指汽车动力电池技术，目前研发石墨烯聚合材料电池的储能量是传统电池产品的三倍，用此电池提供电力的电动汽车能行驶超1000公里，且充电时间大大减少，电池的重量不足传统电池的一半。石墨烯导电油墨以其优异的性能，必将成为导电油墨的重要品种之一，市场前景值得期待。

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工作原理

两种（或多种）气体，由气体钢瓶经减压阀减压（所需压力≤0.05MP）后输入到气体供（混）气系统，再通过流量计调节每一组分的体积流量，输出预定比例关系的混合气体，达到实验所需的气氛。严禁氢气和氧气同时供气，保证安全。

将供（混）气系统进口的连接头接到15Mp的供气钢瓶减压阀上，选择连接好两种或多种气体，按顺序开启供气钢瓶上的阀门、供（混）气系统上对应的截止阀及流量计旋钮，再旋转减压阀旋钮增大气体压力，调节气体流量，输出所需要的压力和流量。

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微波法制备石墨烯

石墨烯( Gr) 是一种由sp2 杂化的碳原子以六方形格子的形式成键形成的新型二维( 2D) 碳纳米材料。由于其π电子超共轭效应和特殊的结构，使其具有优异的电学与光学性i能、力学性能、热传导性能、极高的电荷载流子迁移率、出色的机械强度和柔韧性以及大的比表面积。G微波法制备石墨烯时，前驱体吸收微波，微波能量通过石墨化结构中π电子的移动转化为热能，将前驱体中的含氧官能团以及掺杂的物质快速分解成CO2和H2O 气体。当这些气体产生的压力超过片层间的范德华力时，石墨层之间剥离开，从而得到石墨烯。机械作用——将超声波引入化学反应体系，超声波可使物质作剧烈强迫运动，产生单向力加速了物质的传递、扩散，可代替机械搅拌，能使物质从表面剥离，从而使界面更新。该法不仅剥离效果较好，而且制备过程避免了使用化学还原剂，是一种非常有前景的绿色制备方法。

石墨烯储能技术可为能量提供电源解决方案

能量技术是军事强国竞相研发的颠覆性技术，包括激光、微波、电磁导轨炮等，电源技术是能量的核心技术之一。美国对舰载、机载和车载激光进行了大量测试，但其进一步高能化、小型化发展依然受制于电源技术。激光需要高功率脉冲电源，而当前必须依靠高功率发电机组或大容量蓄电池实现，其重量和体积会使激光的机动性大大降低。实际操作中，高品质石墨烯的制备应该包括前处理、中制备、后整理等3个阶段。石墨烯不仅可以显著提高现有电源系统的能量和功率密度，而且可大幅缩小电源体积。

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石墨烯的制备和展望

大规模制备高质量的石墨烯晶体材料是所有应用的基础, 发展简单可控的化学制备方法是为方便、可行的途径, 这需要化学家们长期不懈的探索和努力;石墨烯的化学修饰：将石墨烯进行化学改性、掺杂、表面官能化以及合成石墨烯的衍生物，发展出石墨烯及其相关材料(graphene and related materials)，来实现更多的功能和应用;石墨烯的表面化学: 由于石墨烯晶体独特的原子和电子结构，气体分子与石墨烯表面间的相互作用将表现出许多特有的现象，这将为表面化学特别是表面催化研究提供一个独特的模型表面;同时石墨烯具有的两维周期平面结构，可以作为一个理想的催化剂载体， 金属/石墨烯体系将为表面催化研究提供一个全新的模型催化研究体系。石墨烯在节能环保领域主要应用在海水淡化、污水处理、大气治理、电能替代、LED散热等方向。