石墨烯(Graphene)是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。具有導電性高、韌度高、強度高、比表面積大等突出的性質,在復合材料、汽車、半導體、航空航天、能源等眾多領域具有廣闊的應用前景。石墨烯屬于國家高新技術產業,被列入國家“十三五”新材料發展對象,其中石墨烯聚合物復合材料近年來獲得大量的研究和發展,但真正能夠形成實際應用和產業化的產品較少。近日,中國復合材料學會在北京舉行科技成果發布會,為國內一項石墨烯尼龍6復合材料創新技術頒發了科技成果證書。中國復合材料學會秘書長、北京航空航天大學教授張博明介紹,這項成果對石墨烯尼龍6復合材料的批量制備、降低制造成本具有重要意義,尤其是在汽車輕量化等相關領域具有極大的應用前景。
目前,“以塑代鋼”已經成為了汽車輕量化的一個發展趨勢。未來國內車用工程塑料輕量化的目標是每輛車用量在200公斤以上,其中,尼龍6塑料使用量約30-40公斤,乘用車對尼龍6切片的使用量將達到70-100萬噸。值得國內尼龍6生產企業重視的是高端尼龍6改性材料90%仍依賴進口,生產進口替代型尼龍6高性能改性材料迫在眉捷。另一方面,汽車行業中使用量巨大的另一工程塑料尼龍66為外資企業寡頭壟斷,亞洲地區嚴重依賴進口。尼龍66及其中間體產能主要集中在歐美地區,主要原料之一己二腈的全球貿易幾乎被英威達壟斷。2017年至今,由于中美貿易摩擦及全球產能等因素的影響,尼龍66單體原料及切片價格持續走高、供應量也不足,并且這種狀況五年內難以改變,中國巨大的市場急需尼龍66合適的替代產品。
此次獲得認定的科技成果《原位聚合石墨烯/尼龍6高性能樹脂制備》,從源頭解決了石墨烯材料在尼龍6基體中分散問題,同時解決了石墨烯的加入可能引起的部分性能下降的問題,并且簡化了生產工藝,極大的提高了生產效率,滿足批量化生產要求。石墨烯的加入使復合材料的力學性能、耐磨性等方面獲得了極大的提高,可以滿足高端尼龍產品的需要。另一方面,通過增加玻璃纖維進一步改性,復合材料的各方面性能進一步獲得提高,甚至超過了添加相同玻纖含量的尼龍66,可以替代部分市場價格昂貴的尼龍66產品。優異的性能可以廣泛應用在汽車發動機周邊、車身部件、電氣電子系統部件、家用電器、軍工國防等領域。
評審專家表示,“上述科技成果較好的解決了目前石墨烯聚合物復合材料中石墨烯的分散問題,以及進一步工業化生產復雜的工藝問題,提高了生產效率和良品產率,降低了成本,對我國石墨烯復合材料的發展起到示范和推動作用。”
為鼓勵科技創新、促進優秀科技成果轉化,中國復合材料學會科技評價工作委員會啟動了科技成果評價工作。