全國統(tǒng)一銷售熱線
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石墨烯是好東西這點(diǎn)大家都知道，但普遍來說大家都不懂得使用。加上石墨烯無法單獨(dú)使用，需要與其他介質(zhì)做結(jié)合，才能發(fā)揮出各種不同的效用，這時候二次加工時要面臨的「界面」與「分散」問題就是一個很難跨過去的坎。其次，在制備方法上，氧化還原法在制備時，由于單層石墨烯非常薄、容易團(tuán)聚，會降低石墨烯的導(dǎo)電性能及比表面積，進(jìn)一步影響其在很多場合的應(yīng)用，這也是我一直在科普「單層石墨烯無用論」的原因，至少在實(shí)務(wù)上單層石墨烯要克服的技術(shù)難點(diǎn)還很多。
若再加上氧化對環(huán)境污染上的考量，氧化還原法未來還是很難突圍，這點(diǎn)連地方政府都已經(jīng)接收到信息，每次都會問你的工藝會不會造成環(huán)保問題，所以不要再心存僥幸了。而化學(xué)氣相沉積（CVD）法普遍被認(rèn)為是最有希望制備出高質(zhì)量、大面積石墨烯的生產(chǎn)方法，但 CVD法在制備后期，對于石墨烯的轉(zhuǎn)移過程比較復(fù)雜，而且制備成本較高。所以可以判斷，這兩種制備工藝未來都很難走向市場化。
就因?yàn)椤覆粫谩苟穸ㄊ┑倪@些所謂行業(yè)專家，多半是沒有使用過石墨烯、不了解石墨烯的水有多深的「偽專家」。石墨烯只不過是最上游的材料，加上各類物性好，我常形容是「懷璧無罪」，就看你想補(bǔ)強(qiáng)那塊就用它在這塊的特性來設(shè)計石墨烯，這樣有錯嗎？我不迷信石墨烯能變成「主角」來拯救世界，但我始終相信石墨烯做為「配角」或許可以改變世界！
「成本」已經(jīng)不是石墨烯無法成為市面商品的關(guān)鍵制約，但石墨烯產(chǎn)品為何還是很少被世人看到？這又很多涉及到行業(yè)特性，很多事情都得看「門道」而不是看「熱鬧」才行！我也來說說這段時間跟業(yè)者交流的實(shí)際情況。簡單整理一份行業(yè)制約-技術(shù)門檻的矩陣，讓大家更容易看出哪些石墨烯信息在忽悠。
可以看出，志陽科技很懂得驅(qū)吉避兇，先挑左邊兩個象限的「軟柿子」來發(fā)展，當(dāng)然未來也不會放棄右邊這兩個象限的「肥肉」，但總得活下去再來說未來吧！當(dāng)然，我們也可以用這個象限來審視現(xiàn)在發(fā)布的石墨烯應(yīng)用技術(shù)是否可行？我的心得是，除了第四象限的產(chǎn)品比較有機(jī)會馬上落地外，其它技術(shù)要不尚未成熟，要不就是還得搞定各行各業(yè)的「潛規(guī)則」后才能算是成熟的產(chǎn)品。
輪胎
石墨烯輪胎要想大規(guī)模量產(chǎn)，對石墨烯質(zhì)量有很高要求，而且還要具有性價比優(yōu)勢。畢竟，每條子午線輪胎才賺 10 幾元，加了石墨烯也無法提高售價不打緊，加上業(yè)者沒有立即市場壓力要去做技術(shù)提升，那就慢慢來耗吧。高性能胎面膠的要求是：低滾劫阻力（節(jié)油）、高抗?jié)窕阅埽ò踩┖蛢?yōu)屏的耐磨性（夸命），實(shí)際上三者很難平衡，往往顧此失彼。因此三者的關(guān)系被人們稱為「魔三角」，其原因分析如下：純橡膠的強(qiáng)度低，必須加入大量的納米填料增強(qiáng)，以提高其強(qiáng)度和耐磨性；輪胎滾劫時，胎面會嚴(yán)生周期性的形変，由于大量納米填料的加入，胎面橡膠納米復(fù)合材料在周期性的変形過程中，填料與填料間、填料與橡膠間的摩擦將導(dǎo)致材料內(nèi)部的滯后生熱急劇增加，從而使輪胎的滾動阻力增加；橡膠材料經(jīng)納米增強(qiáng)后，復(fù)合材料的模量和硬度增加，與濕滑路面的接觸面積減少，抗?jié)窕阅芟陆怠Ｆ浯?，如何提高填料在橡膠中的分散，才是二次工藝最需要改善之處。
我們可以選擇白炭黑-硅烷偶聯(lián)劑膠料，因?yàn)槠涮盍?填料間、填料-橡膠間摩擦較小，材料內(nèi)部的生熱較低。而白炭黑和橡膠界面間的化學(xué)作用也使白炭黑膠料的耐磨性能明顯提高，可與炭黑膠料相媲美。另外，白炭黑的硬度明顯高于炭黑，在濕滑路面上具有穿透水膜的作用，增加了輪胎和路面間的有效接觸，是白炭黑膠料具有優(yōu)異抗?jié)窕阅艿脑蛑?。另外，在二次工藝可以使用原位改性分散技術(shù)，這已經(jīng)被工業(yè)界普遍應(yīng)用，但在實(shí)施過程中要準(zhǔn)確控制原位改性的溫度并不容易。至于卡博特公司的濕法混合技術(shù)也未見商品出售，在成本、母膠的穩(wěn)定性和性能上大家還在努力中。
上面想說的重點(diǎn)是，即使你找到石墨烯用在改質(zhì)白炭黑的研究方向，但不可控的是「二次加工」。另外一個殘酷的事實(shí)是，基本上所有輪胎都得通過米其林認(rèn)證，要完成石墨烯輪胎除了產(chǎn)品認(rèn)證外，還得經(jīng)過一系列的安全驗(yàn)證，輪胎是涉及人身安全的產(chǎn)品，相信這將是條很漫長的道路。青島幾家石墨烯輪胎新聞發(fā)布會后根本沒有量產(chǎn)，要不就是成本太敏感，要不還在努力中，就是這個道理。
潤滑油
石墨烯基於層間公度性現(xiàn)象，是最好的潤滑填料毫無置疑。但國內(nèi)有些公司在打石墨烯口號銷售石墨烯潤滑油，大肆渲染石墨烯功效，説什么抗磨減震兩萬公里換油，又能節(jié)省油耗，這些都是在忽悠。他們所謂的石墨烯潤滑油，無非將石墨烯混合到潤滑油里，就妄想可以減摩擦、減少油耗。至于增加動力一說，純粹是心理作用，連最起碼的理論支持都沒有。原因是石墨烯無論在溶劑里還在空氣中都逃脫它最終命運(yùn)-「團(tuán)聚」，也就是說石墨烯總是會團(tuán)聚成大顆粒石墨。所以把石墨烯潤滑油加到汽車發(fā)動機(jī)里，在高溫運(yùn)作下，石墨烯慢慢團(tuán)聚成石墨顆粒，這就是寶馬車主疑似更換石墨烯機(jī)油后故障頻發(fā)，維修費(fèi)用預(yù)估十萬以上求償無門的主要原因。
更有甚者，天天拿個抗磨機(jī)做實(shí)驗(yàn)給你看，說什么他們的石墨烯潤滑油能加幾十塊砝碼，抗磨機(jī)才會抱死，別家知名品牌的只用三塊砝碼就抱死，那我們就來講講他們所謂的抗磨試驗(yàn)！其實(shí)，抗磨機(jī)的實(shí)驗(yàn)和汽車的實(shí)際工作完全兩個概念！這種抗磨試驗(yàn)機(jī)工作機(jī)理，是在一定外力負(fù)荷下，機(jī)油由于鋼珠磨輪相互摩擦運(yùn)動時，在增加負(fù)荷條件下，也就是在不斷增加砝碼過程中，以最終油膜破裂、摩擦鋼珠和磨輪抱死的最砝碼數(shù)量為依據(jù)，從而判斷機(jī)油的極壓耐磨性，進(jìn)一步證明潤滑油性能優(yōu)異于其他任何品牌。事實(shí)上，潤滑油在發(fā)動機(jī)內(nèi)經(jīng)歷高溫、高壓高速高剪切等復(fù)雜情況，并且須具備潤滑、散熱、清洗、防腐、減震、密封等功效?？鼓バ阅苤皇菨櫥偷亩喾N功效中的一項(xiàng)，僅做抗磨試驗(yàn)不能說明產(chǎn)品好用，因?yàn)闈櫥瓦€在基油中的添加有各種添加劑，這些添加劑的含量要平衡，不能單獨(dú)加大某一添加劑的劑量。
我跟很多潤滑油業(yè)者交流后決定停下腳步來，原因有二，第一，潤滑油要推廣就是要走中石化、中石油系統(tǒng)，那你唯一的選擇是代工，否則只能靠廣大 4S 店或微商系統(tǒng)給利潤來推廣。第二，石墨烯潤滑油即使磨耗失重及摩擦系數(shù)表現(xiàn)良好，你還得解決「沉淀」及「黑色」的問題，目前市面上石墨烯潤滑油沒有任何一家可以解決。更沒道德及專業(yè)的業(yè)者甚至說，石墨烯可以像膩?zhàn)右粯影迅妆谏喜黄秸牡胤侥ㄆ?。天呀！石墨烯是無機(jī)材料也是惰性材料，沒有經(jīng)過磁性官能化怎么可以黏附在缸壁上？根本就是沒有抹平，在高溫運(yùn)作下，石墨烯慢慢團(tuán)聚成石墨顆粒沉淀，久了自然出現(xiàn)問題了。石墨烯潤滑油真的像你們說的那么牛，這些唐山、無錫、珠海、山西、黑龍江等生產(chǎn)石墨烯潤滑油的廠商，干嘛不去申請通過相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)呢？這點(diǎn)道理其實(shí)也不難參透的。
防腐涂料
石墨烯防腐涂料則面臨國際知名品牌的競爭。目前挪威、日本等國家的知名公司，在涂料生產(chǎn)供應(yīng)、質(zhì)量監(jiān)督、涂裝規(guī)范及涂裝現(xiàn)場管理等方面形成了體系，新產(chǎn)品難以介入。而石墨烯防腐涂料能夠有效替換原有涂料中的鋅粉，防腐效果大幅提升，但我國防腐涂料國標(biāo)對鋅含量有明確規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)的制約也使新產(chǎn)品難以推廣。不過，從現(xiàn)有重防腐涂料的市場情況來看，石墨烯走向?qū)嶋H應(yīng)用還欠缺大量的市場驗(yàn)證，人們現(xiàn)都處在想用但不敢用的狀態(tài)。雖然某些公共工程已經(jīng)率先使用石墨烯防腐涂料，且產(chǎn)品保固險也己經(jīng)出臺，但我們還是想做出完全取代鋅粉的防腐技術(shù)才有意義。
石墨烯防腐塗料的工藝已經(jīng)做到 1wt% 石墨烯可以取代 40-50% 鋅粉，但離完全取代鋅粉卻是遙遙無期，原因是腐蝕機(jī)理導(dǎo)致。鋅是一種極易被氧化的金屬，在空氣中被氧化后其表面形成一層致密的氧化膜，能夠補(bǔ)充被保護(hù)金屬丟失的電子，從而保護(hù)金屬內(nèi)部不被繼續(xù)氧化。而石墨烯導(dǎo)電性佳，將石墨烯引入到鋅粉底漆中，與鋅粉形成良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而突破性實(shí)現(xiàn)了在低鋅條件下仍然具有優(yōu)異陰極保護(hù)作用和防腐性能。此外，石墨烯的阻隔性強(qiáng)，甚至分子、原子無法穿透，所以是防腐涂料很好的填料。但奇怪的是文獻(xiàn)也提到，CVD 制備的石墨烯也只能提供短時間的防腐效能，在長時間腐蝕測試（6個月）中，有涂布石墨烯的銅表面反而比純銅表面的腐蝕性更為嚴(yán)重。這是因?yàn)閷?dǎo)電性石墨烯增強(qiáng)了金屬的電化學(xué)腐蝕，反而比不上純銅表面發(fā)生氧化反應(yīng)時所產(chǎn)生的鈍化膜所減緩腐蝕的效果好。
地暖
大部份的電地暖都是 PTC 效應(yīng)，意指隨著溫度升高，單位時間內(nèi)消耗之電流變少，發(fā)熱量亦變少。電能轉(zhuǎn)成熱能完全依照「能量不滅定律」，并沒有何種系統(tǒng)較省電的問題。接著，我們來比較電地暖材料。歐美幾乎無人使用「電熱膜」作為地暖之用，而中國一線城市也主要使用歐洲合金電纜，電熱膜主要用于二三線城市。電地暖具有三大風(fēng)險，這是連業(yè)者搞不好都不知道的秘密，包括：(1).局部過熱；(2).漏電；(3).電磁波。
但電熱膜目前還是無法規(guī)避上述任一風(fēng)險的。以下整理電熱膜需要解決的問題有：
(1). 電熱膜基本性質(zhì)都是不耐外力、不耐高溫、功率不穩(wěn)、使用年限短。
(2). 使用摻碳墨之高分子塑料為發(fā)熱體，其功率隨年限衰減、壽命不長，并不適合使用于建物結(jié)構(gòu)內(nèi)。說 PTC 碳墨印刷膜能達(dá)到 50 年簡直是天方夜譚。
(3). 不管發(fā)熱體為何，只要電流通過就會產(chǎn)生電磁波。像碳素制成之發(fā)熱電纜、碳墨高分子塑料制成之發(fā)熱帶都以銅網(wǎng)屏蔽層包覆，但當(dāng)此類物質(zhì)制成之電熱膜的包覆體為 PET 時，其結(jié)構(gòu)就無法設(shè)置電磁波屏蔽層。
(4). 省電節(jié)能：所有電地暖都是單純的電阻發(fā)熱，完全按照能量不滅定律將電能轉(zhuǎn)換成熱能，沒有何系統(tǒng)較省電的問題。
(5). 耐撞擊： 碳墨發(fā)熱線路與載流條的接點(diǎn)太多，必須在地板下方置放緩沖墊以減緩?fù)饬Α?/span>
(6). 耐高溫：PET 在 65℃ 以上就會開始軟化，80℃ 以上就可能產(chǎn)生氣泡、分層。
其次，業(yè)者說什么電熱轉(zhuǎn)換率高達(dá) 99% 都是拿不出檢測數(shù)據(jù)胡謅的，我們既然說石墨烯導(dǎo)電好，干嘛動不動片電阻都有 4000ohms/sq？我們自己做 PI 電熱膜，單邊法向發(fā)射率 88% 已經(jīng)算很多了，因?yàn)樾枰叻肿幼鲳ぶ模銈儽M在說石墨烯可以做到發(fā)射率達(dá) 99%，這不是雞同鴨講嗎？是故意忽悠消費(fèi)者吧？實(shí)際上，PET 電熱膜的法向發(fā)射率在 75% 左右而已。
從醫(yī)學(xué)的角度講，人體是一個生物體，從物理學(xué)的角度看，人體是一個天然的紅外輻射源，其輻射頻帶很寬。無論膚色如何，活體皮膚的發(fā)射率為 98%。人體表面的熱輻射波常在 2.5-15μm 范圍，峰值波長約在 9.3μm 處，其中 8-14μm 波段的輻射約占人體輻射能量的 46%，這或許就是 DOI:10.1038/nphoton.2013.57. 所謂：石墨烯能吸收高達(dá)于 40% 遠(yuǎn)紅外線及微波頻率范圍的光的來源。
根據(jù) Kirchhoff's Law 可知，人體同時又是良好的紅外吸收體，吸收波以 8-14μm 為主，剛好是在遠(yuǎn)紅外線波段。紅外輻射吸收的機(jī)制是通過人體組織中 C－H、O－H鍵伸縮振動，C－C、C＝C、C－O、C＝O 鍵及 C－H、O－H 鍵彎曲振動對應(yīng)的諧振波，大部分在 3-6 μm 波段。若輻射能促進(jìn)上述的伸縮和彎曲振動的話，大約 2-20.3 μm 波長的遠(yuǎn)紅外輻射效果最好。
產(chǎn)生遠(yuǎn)紅外線主要方法選擇熱交換能力強(qiáng)、能放射特定波長遠(yuǎn)紅外線的材料，然后加工制造成各種形式、各種用途的產(chǎn)品。根據(jù) Wien's law 說明物體越熱，其輻射譜的波長越短，輻射體發(fā)射出去最大輻射強(qiáng)度所在之波長與溫度關(guān)系如下：T=2897/λ。雖為達(dá)到較好的加熱效果，遠(yuǎn)紅外線之放射率越高越好，但也須配合被加熱體的波長及溫度。以一般人體溫度約 37℃，最適宜的波為：2897÷(273 + 37)= 9.3 μm。因此遠(yuǎn)紅外線在人體 37℃ 的應(yīng)用時，在 9.3μm 波長范圍的遠(yuǎn)紅外線釋放率越高，遠(yuǎn)紅外線的穿透性越強(qiáng)，對人加熱之效果越好。
傳統(tǒng) PET 電熱膜法相發(fā)射率約 75%，照常理來說，除非你穿緊身衣，否則遠(yuǎn)紅外線穿透深度在 0.01 至 0.1 厘米，你穿了衣服再戴上護(hù)腰根本是無效的。某家外銷加拿大的電熱毯國企子公司老總告訴我，為何很多石墨烯理療產(chǎn)品都不敢出具第三方檢測數(shù)據(jù)，就是通過不了才會走微商銷售，賣得又貴，讓他們推廣起來很費(fèi)事，這不就是石墨烯產(chǎn)業(yè)一樣碰到的鳥事嗎？
來源：知乎
石墨邦編輯整理。http://mp.weixin.qq.com/s/aGvOyGjIrtpqxrNBHYstlA
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