1克到500噸的突破

　　石墨片剝離出石墨烯微片，打敗產(chǎn)業(yè)化攔路虎

　　今年3月初首次到廣東與一家電池企業(yè)洽談合作，孟英僅憑一桶180克的石墨烯微片樣品，不費吹灰之力就敲開了合作的大門。看到這桶樣品，廣東方面負責人當時就“驚呆了”，沒等孟英開口介紹就主動要求開展合作。

　　“與實驗室以1克為計量單位相比，這一桶樣品無疑是天文數(shù)字，具備大規(guī)模生產(chǎn)能力是促成雙方合作的最重要因素。”孟英認為，“高質(zhì)量、低成本宏量生產(chǎn)工藝是當前石墨烯實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、進入應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵。”

　　目前，建華實業(yè)集團石墨烯年產(chǎn)量達到50萬克，年產(chǎn)100噸的石墨烯電池生產(chǎn)線也將于5月底投產(chǎn)，各種性能在同行產(chǎn)品中名列前茅。同時，該公司二期年產(chǎn)500噸的生產(chǎn)線已完成了生產(chǎn)工藝設(shè)計工作，正在籌劃年底前在曹妃甸開工建設(shè)。

　　那么，石墨怎么才能變成石墨烯？“由于石墨片層與層之間作用力較弱，我們常見的石墨烯大部分都是由石墨片剝離而成。”孟英介紹說，用膠帶黏出石墨烯的辦法顯然不適合工業(yè)化生產(chǎn)。目前業(yè)界主要有化學(xué)氣相沉積法、氧化還原法、熱解碳化硅法等石墨烯批量制備技術(shù)，但全球只有少數(shù)幾家企業(yè)可以進行工業(yè)化生產(chǎn)。

　　從2009年開始知道石墨烯至今，孟英一直在試圖找出已有制備技術(shù)不能量產(chǎn)的原因。經(jīng)過幾年研究，他的團隊在氧化還原法的基礎(chǔ)上獨辟蹊徑，對已有制備技術(shù)進行了變革，設(shè)計了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)工藝和裝備，使大規(guī)模生產(chǎn)成為現(xiàn)實。

　　他拿來一摞A4紙邊打比方邊介紹說：“石墨塊就像這摞紙一樣具有層狀結(jié)構(gòu)，經(jīng)過以前的處理方法，能將紙與紙之間的距離拉大，但每張紙還會與上下層的紙緊挨在一起，難以從一摞紙中剝離開。這樣有的幾張挨在一起，有的十幾張挨在一起，形成5層以下微片的幾率很小。”

　　找到了根源，問題便迎刃而解。“關(guān)鍵就是讓每一張紙從紙摞中均勻分散開。”孟英打比方說，如果原來是用小刀切的方式，那么新的工藝更像是在每一張紙之間安放了“炸藥”，所有“炸藥”會在同一時間共同發(fā)揮作用，這樣一摞紙就會均勻炸成一張張分散的紙片。

　　“炸開后的紙片如果挨得太近，還會重新團聚在一起，這樣就會前功盡棄。”孟英介紹說，這個難題可以通過化學(xué)和物理方法解決，讓每一張小紙片失去團聚性能，成為一個個獨立的個體，即使挨得再近也無法重新團聚起來。

　　對此，孟英感觸良深：“聽起來道理似乎很簡單，為了實現(xiàn)產(chǎn)量從1克到500噸的突破，五年時間里我們光制備工藝就更新了八代。想要達到更好的分層效果，每一步工藝路線涉及的材料選定和設(shè)備定型都會像神農(nóng)嘗百草一樣試驗成百上千次。”