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---論壇平臺 / 《涂層與防護》雜志   鄂忠敏

張誠

杭州烯創科技有限公司首席科學家，博導，浙江工業大學化學工程學院副院長；國家能源材料及應用國際科技合作基地執行主任；主要從事光電功能材料，納米材料、能源材料、阻尼材料、吸波材料的制備及應用；主持國家國際合作專項，973前期專項、國家基金等課題20余項；發表SCI論文120篇；申請國際和中國發明專利110余項；獲中國僑界（創新成果）貢獻獎和浙江省科學技術一等獎等。

《涂層與防護》:石墨烯具有哪些出色的性能？有哪些表征手段？

張誠：石墨烯具有優異的光學、電學、力學、熱學、磁學以及化學特性，在能量儲存、電子器件、防腐涂料、生物材料、傳感材料和催化劑載體等領域具有廣泛的應用，被認為是一種革命性的材料。石墨烯的表征主要分為圖像類和圖譜類，圖像類以光學顯微鏡、透射電鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微分析(AFM)為主，而圖譜類主要有拉曼光譜(Raman)、紅外光譜(IR)、X射線光電子能譜(XPS)、紫外光譜(UV)和X射線衍射(XRD)等涂料在線coatingol.com。其中，TEM、SEM、Raman、AFM和光學顯微鏡一般用來判斷石墨烯的尺寸和層數。 

《涂層與防護》:石墨烯主要有哪些制備方法？還存在哪些局限？

張誠：現有的石墨烯制備方法有外延生長法、化學氣相沉積法、氧化還原法、液相剝離法、機械球磨法等，其中最為普遍的是氧化還原法，其優點在于可以大規模制備氧化石墨烯和還原氧化石墨烯，且氧化石墨烯表面具有較多的官能團，可以采用化學接枝法進行改性，而其缺點也非常明顯，制備過程中需要使用大量強酸和強氧化劑，破壞了石墨烯的原有結構，使得制備的石墨烯缺陷大，且造成環境嚴重污染。以目前市場上的生產技術而言，無污染規模化生產石墨烯的可能性很低，無法兼顧石墨烯品質與生產成本之間的平衡。

《涂層與防護》:杭州烯創科技在石墨烯制備技術方面處于怎樣的水平？

張誠：杭州烯創科技有限公司自創立以來的發展目標就是無污染規模化生產高品質石墨烯。公司于2017年6月組建專業團隊，啟動技術攻堅項目，在原有物理法制備石墨烯的基礎上，經過艱苦奮戰，自主研發了石墨烯粉體V2.0制備技術。杭州烯創石墨烯粉體V2.0已經成為目前市場上品質最好的石墨烯粉體之一。截至2018年底，杭州烯創已完成物理法制備石墨烯中試生產線的搭建和測試，年產能超過6噸。后續還將持續加大改良石墨烯粉體制備技術的研發投入，2019年的研發目標是實現石墨烯的可控分層以及針對不同應用場景對石墨烯粉體進行改性。

《涂層與防護》:石墨烯的應用領域很廣，但鑒于目前的技術因素，其應用的難點主要有哪些？

張誠：如果將石墨烯視為一種添加劑，即使在添加質量非常低的情況下，石墨烯的體積很可能還大于母體材料或被添加物。另外，石墨烯具有非常大的比表面積，因而容易堆疊團聚，不容易均勻分散。因此，如何防止石墨烯薄片不均勻的堆疊團聚，以獲得高均勻性且層數少的石墨烯粉體，一直是產業界最需要解決的技術難題。

《涂層與防護》:一種先進材料的出現必將影響其相關的產業生態，同時，伴生而來的問題之一便是如何規范化。那么，石墨烯材料在標準化方面取得哪些進展？

張誠：目前，國內外石墨烯產業標準化的發展方向主要集中以下幾個方面：一是石墨烯材料的基礎標準，包括石墨烯材料的術語和定義、空白實驗規范等；二是石墨烯材料的結構和性能標準，包括材料的層數、比表面積、電學性能、化學性能檢測等檢測與性能評定方法；三是石墨烯材料制備方法的標準化，包括外延生長法、化學氣相沉淀 (CVD) 法和氧化石墨還原法等；四是石墨烯產品的相關標準，如石墨烯粉體材料、石墨烯電導膜、石墨烯導熱膜、石墨烯散熱膜、石墨烯電極材料、石墨烯載體材料等；此外，未來石墨烯在復合材料、透明電極、柔性器件、觸摸屏、探測傳感、信息技術、能源環保等領域應用的標準化工作，也將是我國材料產業的重點發展方向。

 《涂層與防護》:就涂料行業而言，針對石墨烯在涂料中的作用機理研究基本還在傳統思維的框架內，您怎樣看待機理研究的重要性？

張誠：國外在針對海洋腐蝕環境的石墨烯防腐蝕涂料的作用機理、體系設計、產品制備及工程應用方面積累了較多的技術基礎和開發經驗。國內相關研究雖然起步較早，但對石墨烯防海洋環境腐蝕的性能、規律、機理仍不明確，亟需加快開展基礎理論及應用技術研究工作，縮小與國外先進水平的差距。

目前石墨烯涂料的發展趨勢主要有以下幾方面：石墨烯在涂料中的分散技術的創新，進一步提高石墨烯在水性樹脂體系中的最大添加量、均勻分散度以及耐熱性；探究石墨烯與樹脂的復合方法以及完善石墨烯涂料的性能評價體系；深入探究石墨烯在涂料中的防腐機理，為石墨烯在防腐涂料領域應用提供技術與理論支撐。

《涂層與防護》:我們知道，氟碳涂料是防腐領域的高性能涂料品種，石墨烯又是“新材料之王”。從配方優化設計的角度看，您覺得石墨烯在防腐性能提升方面能發揮多大的作用？

張誠：石墨烯具有極佳的阻水與阻氣特性，將該特性應用于防腐蝕領域上，可以有效阻隔腐蝕因子穿透涂層的路徑，與傳統的防腐材料相比，除了防腐性能提高外，也因涂料比重小而涂層重量輕，且不具有任何毒性，提供高性價比優勢。