石墨烯是已知强度最高、韧性最好、重量最轻、透光率最高、导电性最佳的材料,使得石墨烯在能源、生物技术、电子及网络技术,航天航空和汽车工业等诸多领域展现出宽广的应用前景,因此被称作可以改变世界的“神奇材料”。 目前,市场生产的二维石墨烯粉体材料,主要来源于氧化石墨烯还原的方法,其合成成本高,工艺复杂、污染大。另外,上述方法合成的石墨烯通常受范德华力或悬键作用的影响,制成粉末样品后,易于堆积或团聚成石墨片,失去原有石墨烯材料的许多优良特性,因而使用前需分散于稳定剂中,浓度很低,故不利于石墨烯的广泛使用。此外,商用粉末样品的石墨烯比表面积通常小于100 m2/g,大大降低了其使用性能,使得其在很多应用场合下存在一定的局限,难以实现产业应用需求。 石墨烯的立体化是一种能有效防止二维石墨烯之间团聚或堆叠的结构。它不仅保持石墨烯的本征特性,而且拥有独特的自支撑结构和多孔性。另外,它也能提供大的比表面积、高的机械强度和快速的电子和离子传输。因此,被认为是未来石墨烯材料发展的重要方向。 在石墨烯立体构造粉体制备技术方面,广西大学可再生能源材料协同创新中心沈培康教授团队经过多年的研究,发明了创新的石墨烯立体构造粉体的制备方法。该技术与传统石墨烯制备技术相比,具有合成工艺简单,原料来源广泛,成本低廉,可批量化生产的优点。此方法合成的石墨烯三维多级孔自掺杂(氮、磷、硼等)材料,具有其它碳材料包括商用石墨烯不具备的性质,如超高比表面积、高导电性、自掺杂、多级孔结构等。这些独特性能的石墨烯三维多级孔材料可广泛应用于燃料电池、二次电池和超级电容器等能源领域以及与高分子复合合成具有优异特性的功能性涂料和增强材料,用于电子业、航空航天、汽车制造等领域。 目前,在南宁高新区建有一条自主设计、产年15吨的立体构造石墨烯粉体材料生产线,开发出多种具有特色、性能卓越的石墨烯粉体材料下游应用产品,现已投放市场。