磁性石墨烯產業化的攔路虎被解決了

近100%

新研發的智能化製備平台，實現了自動化控制與管理，整個生產過程不排放廢液、廢渣，合成的粉體純度高，不需要二次純化步驟，原料利用率接近100%。

石墨烯材料及其複合材料是國家的戰略性產業，已經滲透到國民經濟、國防建設和社會生活的各個領域。作為全球熱門的前沿材料，我國石墨烯材料正處於大規模產業化的起跑線上。

科技日報記者5月7日從內蒙古赤峯市科技局獲悉，一種採用自主新技術製備的磁性石墨烯，在內蒙古科技成果轉化項目的支持下進入了產業化開發階段。項目採用高效可控的製備方法合成新材料，突破了產業化製備高性能磁性石墨烯複合物材料的技術瓶頸，填補了我國磁性石墨烯工業化生產空白。

新技術讓石墨烯有了磁性

隨着科技的發展和市場需求的拓寬，市場上現有的石墨烯材料已經無法滿足一些領域的需求，亟待開發一些新興的石墨烯複合材料。

“石墨烯新材料產業化的關鍵和難點是相關材料的製備與轉移技術。”該磁性石墨烯項目承接單位、內蒙古元瓷新材料科技有限公司（以下簡稱元瓷新材料）副總經理李雙軍介紹，2016年企業研發團隊與哈爾濱工業大學化工與化學學院開始密切合作，共同研發磁性石墨烯的製備工藝。

研發團隊通過對材料、性能和生產工藝的創新，使磁性粒子負載在石墨烯表面，創造了以石墨烯為基體、集磁性與電性能於一體的多功能複合材料。

“磁性粒子負載在石墨烯表面，實現兩種不同功能的組元之間可控組裝並緊密結合在一起，構成一體化功能複合材料。在發揮各自功能的基礎上互補，創造出以石墨烯為基體的磁性材料。”李雙軍告訴記者，磁性石墨烯獲得了內蒙古自治區2020年新材料首批認定，有望在電磁屏蔽和電磁波調製、國防軍工、新能源應用等領域發揮廣闊應用前景。

製備工藝實現材料綠色高產

據李雙軍介紹，傳統獲取磁性石墨烯材料的技術主要有兩種途徑，一種是將鐵、鈷、鎳等磁性材料與碳材料物理混合，這種物理混料方式產生的複合材料，很容易發生分離，不能發揮預想的作用。另一種是採用多種原材料在有機溶劑中裂解和複合的化學方式製備，產品在液相中形成，需要經過多次水洗和複雜的分離步驟才能完成，對環保和資源利用造成巨大的壓力。

為了克服上述工藝的缺點，研發團隊不斷優化工藝技術，創新研發出磁性石墨烯工業化生產製備平台。通過該製備平台產出的磁性石墨烯材料，其尺寸、參數指標、生產可靠性、穩定性等方面都達到了國內領先水平。

據瞭解，該智能化製備平台在生產過程中實現了自動化控制與管理，整個過程不排放廢液、廢渣，合成的粉體純度高，不需要二次純化步驟，原料利用率接近100%。

2019年，元瓷新材料承擔了自治區科技成果轉化項目“磁性石墨烯材料產業化建設”。在完善磁性石墨烯生產線基礎上，項目團隊進一步優化工藝，下一步有望實現年產10噸的中試目標。李雙軍表示，由於我國磁性石墨烯材料基礎研究發展迅速但產業化未能同步發展，推動磁性石墨烯的工業化生產具有積極意義。

“磁性石墨烯材料產業化建設”項目解決了電磁防護、水與土壤污染治理、新能源電池、儲能器件等多領域應用問題，系統構建了製備平台功能體系，打造出人、機、物全面互聯的新型基礎設施。該技術的突破使我國磁性石墨烯材料的產業化成為可能，將打破國外磁性石墨烯相關產業化技術壟斷的格局，大大提高我國石墨烯產品的國際市場競爭力。