近日,一支由武昌理工學(xué)院大學(xué)生組成的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)?wèi){借自主研發(fā)的“低溫可控插層法制備的高倍率膨化蠕蟲石墨及其生產(chǎn)工藝”技術(shù),在高性能石墨材料領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展,相關(guān)技術(shù)已提交國家發(fā)明專利申請(qǐng),目前處于受理階段。該技術(shù)有效破解了傳統(tǒng)石墨制備工藝高污染、高能耗、產(chǎn)量受限等行業(yè)痛點(diǎn),為石墨產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型及高端化發(fā)展注入青春動(dòng)能,契合國家“雙碳”戰(zhàn)略及新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展導(dǎo)向。
據(jù)悉,該團(tuán)隊(duì)成員來自多所高校,涵蓋材料科學(xué)、市場營銷、環(huán)境檢測等多個(gè)專業(yè),團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人自幼扎根石墨產(chǎn)業(yè)集中區(qū),深刻了解行業(yè)發(fā)展困境。基于對(duì)石墨材料應(yīng)用前景的敏銳洞察,以及對(duì)傳統(tǒng)工藝弊端的深刻認(rèn)知,團(tuán)隊(duì)聚焦可膨脹蠕蟲石墨(EVG)制備核心技術(shù),聯(lián)合高校科研力量及行業(yè)企業(yè),開展了長達(dá)數(shù)年的技術(shù)研發(fā)與中試實(shí)踐。
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當(dāng)前,全球高端EVG市場被美日企業(yè)壟斷,我國雖擁有豐富的石墨儲(chǔ)量,但高端產(chǎn)品進(jìn)口依存度高達(dá)85%,且傳統(tǒng)硫酸插層法制備工藝存在諸多弊端——噸產(chǎn)品產(chǎn)生12立方米酸性廢水,能耗高達(dá)3.2噸標(biāo)煤/噸,原材料利用率僅30%-50%,既不符合綠色發(fā)展要求,也制約了產(chǎn)業(yè)升級(jí)。針對(duì)這一現(xiàn)狀,該大學(xué)生團(tuán)隊(duì)立足自主創(chuàng)新,研發(fā)出低溫可控插層制備工藝,實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上的多重突破。
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據(jù)團(tuán)隊(duì)研發(fā)負(fù)責(zé)人介紹,該核心技術(shù)以優(yōu)質(zhì)天然鱗片石墨為原料,優(yōu)化插層劑配方,采用微波輔助插層技術(shù),將傳統(tǒng)插層時(shí)間從2-4小時(shí)縮短至15-30分鐘,能耗降低50%以上;同時(shí)采用綠色插層劑替代部分強(qiáng)酸,配合閉環(huán)回收系統(tǒng),酸液循環(huán)利用率達(dá)85%,廢水排放量減少60%,徹底改變了傳統(tǒng)工藝高污染的現(xiàn)狀。通過精準(zhǔn)控制反應(yīng)溫度、時(shí)間及插層劑濃度,產(chǎn)品膨脹倍率穩(wěn)定在200-300倍,固定碳純度可達(dá)99.9%以上,完全符合工信部《石墨行業(yè)規(guī)范條件(2020修訂版)》要求。
該技術(shù)生產(chǎn)的高倍率膨化蠕蟲石墨,兼具優(yōu)異的隔熱阻燃、導(dǎo)電導(dǎo)熱、柔韌可加工等性能,可廣泛應(yīng)用于新能源汽車、電子散熱、建筑防火、儲(chǔ)能等多個(gè)高端領(lǐng)域。其中,其定向?qū)嵯禂?shù)可突破1800 W/m·K,熱膨脹系數(shù)可調(diào)控至0.5×10-?/K,與硅芯片匹配度達(dá)98%,能有效解決3D封裝熱管理難題;在環(huán)保領(lǐng)域,產(chǎn)品比表面積可達(dá)100-300 m2/g,可用于油污吸附、廢水處理,實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用。
為推動(dòng)技術(shù)落地,團(tuán)隊(duì)已與青島金濤石墨有限公司達(dá)成深度合作,簽訂委托代加工及技術(shù)開發(fā)協(xié)議,搭建中試生產(chǎn)線,實(shí)現(xiàn)小批量量產(chǎn)。目前,產(chǎn)品已通過初步性能檢測,各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平,正逐步對(duì)接下游企業(yè),推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。同時(shí),團(tuán)隊(duì)依托“產(chǎn)學(xué)研用”一體化平臺(tái),持續(xù)優(yōu)化工藝參數(shù),提升產(chǎn)品性能,拓展應(yīng)用場景。
“我們的團(tuán)隊(duì)雖以大學(xué)生為主體,但始終立足產(chǎn)業(yè)實(shí)際,聚焦技術(shù)創(chuàng)新,致力于用專業(yè)力量破解行業(yè)痛點(diǎn)。”團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人孫李勝表示,此次提交專利申請(qǐng)的“低溫可控插層法制備的高倍率膨化蠕蟲石墨及其生產(chǎn)工藝”,核心在于實(shí)現(xiàn)了“低成本、綠色化、高純度”的三重突破,不僅能降低企業(yè)生產(chǎn)成本,還能助力石墨產(chǎn)業(yè)擺脫高端技術(shù)依賴,推動(dòng)我國從石墨資源大國向產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國轉(zhuǎn)型。
據(jù)了解,該項(xiàng)目已獲得相關(guān)政策及資金支持。團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)深耕石墨材料研發(fā),加快專利轉(zhuǎn)化進(jìn)程,完善規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù),拓展高端應(yīng)用市場,同時(shí)積極踐行綠色發(fā)展理念,推動(dòng)工藝持續(xù)升級(jí),為我國新材料產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)大學(xué)生力量。
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