为何石墨软石墨烯“硬”
2019-01-04 15:47:49
导读
为什么石墨那么软，而石墨烯又表现得那么“硬”呢?浙江大学信息电子工程学院副教授林时胜介绍说，其实这里涉及两个不同的概念，一个是强度，这是力学概念，一个是硬度，属于物理概念。
石墨烯的“硬”，是指强度高，衡量强度的指标是杨氏模量，根据杨氏模量的高低可以把物质分为硬物质和软物质。石墨烯的模量非常高，可达1T帕(压强单位)，是材料里最高的，所以石墨烯是硬物质，可以说是很硬。相应的像橡胶这些，模量只有几千帕，就是软物质，很软。材料力学上有刚度、强度、韧度、硬度等不同物理概念，这与我们通常讲的硬与软有区别。从通俗意义上说，石墨烯的“硬”指的是石墨烯的强度很好，就是它抗断裂的能力很强，这也和它的韧性很好有关系，因为容易延展而不断裂。模量就是代表了材料能被拉伸的容易程度。
再说石墨的软，这是物理概念，指的是硬度。硬度的衡量，是用一种材料去破坏另一种材料，被破坏的硬度就小。石墨的片层之间是范德华力，非常弱，只要用固体去划它，都能把它的片层错开，所以石墨很容易被破坏，就是说石墨很软。
为何石墨软，石墨烯“硬”？
2019-01-03 09:37:04
为什么石墨那么软，而石墨烯又表现得那么“硬”呢?浙江大学信息电子工程学院副教授林时胜介绍说，其实这里涉及两个不同的概念，一个是强度，这是力学概念，一个是硬度，属于物理概念。
石墨烯的“硬”，是指强度高，衡量强度的指标是杨氏模量，根据杨氏模量的高低可以把物质分为硬物质和软物质。石墨烯的模量非常高，可达1T帕(压强单位)，是材料里最高的，所以石墨烯是硬物质，可以说是很硬。相应的像橡胶这些，模量只有几千帕，就是软物质，很软。
材料力学上有刚度、强度、韧度、硬度等不同物理概念，这与我们通常讲的硬与软有区别。从通俗意义上说，石墨烯的“硬”指的是石墨烯的强度很好，就是它抗断裂的能力很强，这也和它的韧性很好有关系，因为容易延展而不断裂。模量就是代表了材料能被拉伸的容易程度。
再说石墨的软，这是物理概念，指的是硬度。硬度的衡量，是用一种材料去破坏另一种材料，被破坏的硬度就小。石墨的片层之间是范德华力，非常弱，只要用固体去划它，都能把它的片层错开，所以石墨很容易被破坏，就是说石墨很软。
漫画简介石墨烯！
2019-03-08 09:05:26
石墨烯被称为“黑金”，又被称为“新材料之王”，是现在发现的最薄、强度最大、导电导热功能最强的一种新式纳米材料，极有或许掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革新。
石墨烯的制备上，多晶薄膜有望未来1-2年内完成产业化使用，单晶石墨烯工业组成办法仍未找到，因而间隔产业化还很悠远。低成本的使用氧化还原法出产石墨烯粉体，一起可以使用CVD法出产出层数可控、大面积的石墨烯薄膜是未来研究要点，也是推进职业开展的要害点。而在使用层面，未来被看好的范畴是锂离子电池、柔性显现、太阳能电池和超级电容器。
石墨烯真神奇
2019-03-07 10:03:00
近两年石墨烯的可控低成本制备技能已获得了打破性开展，有望在不久的将来构成石墨烯工业。
日前，在深圳举行的第十九届我国世界高新技能效果交易会上，石墨烯作为独具特色的新材料再次引起人们的重视，成为这个国内最大规划、最具影响力的科技展会上一个耀眼的“明星”。石墨烯到底有哪些奇特之处，能为人们带来什么惊喜?记者采访了相关专家。
人类正行进在以硅为首要物质载体的信息年代，下一个量子年代，石墨烯很或许锋芒毕露
和金刚石相同，石墨是碳元素的一种存在方式。风趣的是，因为原子结构不同，金刚石是地球上自然界最坚固的东西，石墨则成了最软的矿藏之一，常做成石墨棒和铅笔芯。
科学家介绍说，石墨烯是从石墨材料中剥离出来，只由一层碳原子构成、按蜂窝状六边形摆放的平面晶体。浅显地讲，石墨烯就是单层石墨。一块厚1毫米的石墨大约包括300万层石墨烯;铅笔在纸上悄悄划过，留下的痕迹就或许是好多层石墨烯。
这种只要一个原子厚度的二维材料，一向被以为是假定性的结构，无法独自安稳存在。直至2004年，两位英国科学家成功地从石墨中别离出石墨烯，证明了其可以独自存在，并因而一起获得2010年诺贝尔物理学奖。
据我国电科55所所长、微波毫米波单片集成和模块电路要点试验室主任高涛博士介绍，石墨烯共同的结构让它具有更导电、更传热、更坚固、更透光等优异的电学、热学、力学、光学等方面的功能。轻浮、强韧、导电、导热……石墨烯这些特性赋予人们许多幻想空间。
石墨烯的特色首先是薄，可谓现在世界上最薄的材料，只要一个原子那么厚，约0.3纳米，是一张A4纸厚度的十万分之一、一根头发丝的五十万分之一。与此一起，石墨烯比金刚石更硬，透光率高达97.7%，是世界上最坚固又最薄的纳米材料。
一起，它又能导电。石墨烯的电子运转速度达1000千米/秒，是光速的1/300，十分合适制造下一代超高频电子器材。石墨烯仍是传导热量的高手，比最能导热的银还要强10倍。
石墨烯的特性，也体现得很“好玩”。比方当一滴水在石墨烯表面翻滚时，石墨烯能敏锐地“察觉”到纤细的运动，并发生继续的电流。这种特性给科学家供给了一种新思路——从水的活动中获取电能。比方，在雨天可以用涂有石墨烯的雨伞进行发电，或许可以做成活络的传感器材等。
“人类阅历了石器、陶器、铜器、铁器年代，正行进在以硅为首要物质载体的信息年代;而下一个量子年代哪种材料将锋芒毕露呢?很或许是石墨烯。”浙江大学高分子科学与工程学系教授高明说。
未来电动轿车运用石墨烯电池，花两三分钟就或许把电充溢
因为石墨烯的奇特功能，加上制备简洁、研讨视角多维，其运用潜力巨大、适用职业广大，成为抢眼的材料“新星”一点不古怪。石墨烯从发现到现在仅10余年的时刻，已获得了许多令人震慑的研讨效果，称得上是人类历史上从发现到运用最快的材料。
高明说，从材料化学视点看，石墨烯会带来资源、环境、化工、材料、动力、传感、交通机械、光电信息、健康智能、航空航天等范畴的改动或革新。我国石墨矿储量丰厚，约占全世界的75%，其高效开发将引起碳资源及我国大资源战略的新定位、新考虑、新规划。
石墨烯的工业化出产则将促进化工、机械、智造、自控等职业的技能前进。石墨烯的增加可以发生多功能复合材料，用来制造高功能电池、电容器。石墨烯传感器可以在生物检测、光电勘探方面大显神通，石墨烯及其它二维材料的异质叠合材料可制造高功能晶体管。
可以说，石墨烯技能将对咱们的吃、穿、住、行、用、玩都发生影响。石墨烯复合膜阻氧阻水功能好，可前进食物保质期;石墨烯纤维可制成发热服饰和医疗保健用品;石墨烯电热膜电热转化效率高，可逐渐替代暖气供热;石墨烯系列材料可用于轿车、火车等交通工具，石墨烯导热膜可用于手机高效散热……
石墨烯另一个被寄予厚望的运用范畴是电能贮存。它的优势在于充电速度快，并且可以重复运用几万次。但现在石墨烯存储的电量不如电池多，还无法存储足够多的电能。未来，跟着充电设备的日益完善和相关技能的前进，电动轿车运用石墨烯电池，花两三分钟就或许把电充溢。
我国电科55所微波毫米波单片集成和模块电路要点试验室副主任孔月婵博士介绍说，石墨烯的电子运转速度是硅的十倍，由石墨烯制造的高频器材理论上作业频率可以到达硅的十倍乃至上百倍。石墨烯引发的技能很或许从人们常见的小小芯片开端。
此外，科研人员已完结柔性衬底晶体管的研发，正在测验柔性通讯电路的研发。未来不管是可以折叠的显现屏幕，仍是可以植入人体的可穿戴设备，都或许靠这样的石墨烯器材来完成。
高涛以为，即便在试验室条件下，石墨烯的奇特功能仍然没有彻底释放出来。因为技能层面还存在着不少应战，真实大面积运用还有很长的路要走。但经过加强需求和研讨的结合，不断在石墨烯材料的制备和器材研发方面获得重要打破，发明更多更新更具颠覆性的运用，石墨烯这种新一代战略性新式材料将会极大改动人们的生发日子。
国内石墨烯研讨与国外底子同步，有望在不久的将来构成石墨烯工业
石墨烯一向是世界上的研讨热门，并在不断升温。近几年来，全球石墨烯相关的论文和发明专利简直呈指数式增加，不只各类优异的物理化学功能被猜测、证明，并且由此生宣布许多详细的研讨方向。
据了解，许多国家正在抢夺石墨烯技能的制高点。欧盟石墨烯旗舰方案以石墨烯传感为首要研讨方向，美国正在测验使用石墨烯完成通讯的柔性化并获得了明显的效果，韩国继续支撑石墨烯柔性显现的研讨并制备出了演示产品。
高涛说，整体来讲，世界上石墨烯各项优异功能正逐渐从试验室研讨向产品运用过渡，一起一些潜在的功能或运用还在不断被开掘。但这个工程化是一个长时间而困难的进程，给我国完成赶超世界水平、占据技能制高点带来了绝好的机会。
高明以为，现在国内石墨烯研讨与国外底子同步，一些方面有原创和引领性效果。国内研讨侧重化学和材料，国外更偏机理和器材。国内石墨烯的研讨在理论研讨方面可说是已完成与世界先进水平“并跑”，论文、专利不管数量仍是质量都具有很强的世界竞争力。到2016年3月，我国石墨烯的专利总数占全世界的56%。与此一起，国家赞助了很多有关石墨烯的基础研讨项目，开始构成了政府、科研机构和厂商协同立异的产学研协作对接机制。
例如，清华大学开宣布米级石墨烯单晶薄膜的快速制备技能;我国电科55所研宣布了世界上最快的柔性石墨烯晶体管;浙江大学纳米高分子团队则经过近十年研讨，开宣布了石墨烯纤维、石墨烯接连拼装膜、石墨烯超轻气凝胶及石墨烯无纺布等。
受访专家指出，各个方向不断呈现令人惊喜的研讨效果，让人们对石墨烯的未来充溢等待。但整体来讲，石墨烯技能成熟度还比较低。关于石墨烯的开展，其限制要素或许说难点，首要在材料制备技能、全新规划理念和二维控制技能等方面。其间，高品质、大批量的石墨烯质料问题暂时没有底子处理，还需要进行很多技能攻关。有些技能如单层氧化石墨烯、石墨烯单晶等在试验室制备成功了，但完成工程化、接连性、低成本、高效安稳制备还有较长的路要走。只要真实高品质的石墨烯量产了，颠覆性运用才会呈现。
不过科学家们也比较达观，近两年石墨烯的可控低成本制备技能已获得了打破性开展，有望在不久的将来构成石墨烯工业。
石墨烯基锂电池有了新突破
2019-03-08 09:05:26
深圳市来历新材料科技有限公司、秦皇岛市太极环纳米制品有限公司选用智能制作新技能，干法机械剥离石墨烯。并以机械石墨烯为首要新材料制成正极，以涂层金属锂为负极，组成锂烯电池，通过一千屡次循环，成果证明，比容量初始最高可达1800mAh/g，100次时稳定在1200mAh/g以上，约等于一般锂电池的4~5倍，至200次时稳定在1100mAh/g，400次一向到600次也一向稳定在1000mAh/g以上，至700至800次，都是在900mAh/g以上，至1100次时，也还有700mAh/g以上的比容量，也还比一般的锂电池高出两三倍。是行业界石墨烯基锂电池研制以来最好的数据。
“千呼万唤始出来”的石墨烯锂电池，是怎么面世的呢?原因是中国人自己的一个科学发现导致了一个范畴的技能。这就是落地发作的多边应力连动的二次加力，这一力学原理带来了智能制作的创意，发作了Gpa级的超高能冲击式球磨纳米技能，见图2，原因是选用原创的干法机械剥离石墨烯(以下简称机械烯)技能。
干法机械烯的特点是：石墨层间的碱金属不丢失、密度大、表面缺点多、与金属片可衔接成千层饼结构，多层层叠后微孔大增，所以容量高、效率高、寿命长。从图能够看出石墨烯的层厚散布在0.224-0.952纳米之间，其间40%微片进入量子点尺度，石墨烯外观体现极不规矩。
最大的长处是高性价比。大型机可宏量出产，出产成本仅几毛钱1克，使石墨烯天价落地。
锂烯电池是以石墨烯复合纳米材料制成正极，以涂层金属锂为负极，再运用陶瓷纤维隔阂，滴防燃爆电解液组成，涂层的锂片按捺了锂枝晶的成长，陶瓷纤维隔阂可防止意外的枝晶穿透、防燃爆电解液按捺了起火，爆破的意外发作。
以上是2016年研究成果，本年又有了明显发展，在比容量提升至2700mAh/g以上的一起，也感触到了锂烯电池的能量还有很大的上升空间。
新能源要害是新材料，谁能把握新材料，谁就能执锂电商场之盟主，而机械石墨烯及纳米合金新材料最急需是制备要害技能及要害设备的智能制作渠道。
石墨烯剥离机、纳米磨天磨及机械制备石墨烯全纳米材料电池的量产项目是彻底自主立异的新科学发现、新科学理念、新工艺、新技能、新要害制作设备，推翻人们观念的方法学打破，机器的力学规划合理，多边连动，动能巨大，又节约资源，可将石墨烯剥离，可宏量制作石墨烯，确保新材料的宏量。是配备制作与新能源纳米新材料聚合发力的制作渠道。
此外，咱们在秦皇岛一起启动了收回废物废品制成石墨烯负极，成本可低至几分钱1克，比容量是碳负极的两倍，是环保、新能源、新材料的好项目。希有志同路成为合作伙伴。
石墨烯+锂电池可行性有多大？
2019-01-03 09:36:39
众所周知石墨烯具有高导电性、高导热性、高比表面积、高强度和刚度等诸多优良特性，在储能、光电器件、化学催化等诸多领域获得了广泛的应用。
锂离子电池是迄今为止能量比最高的二次电池，但是应用于如新能源汽车时需要进一步提高其能量比。石墨烯的出现为锂离子电池高性能的突破带来了可能，从而为高容量、高倍率、长寿命的锂离子电池材料的研究掀起新一轮的研究热潮。
目前石墨烯在锂电池方面的研究主要分两块
一是在传统锂电池上进行应用，目的是改进、提升锂电池的性能，这类电池不会产生颠覆性的影响;
二是依据石墨烯制造一个新体系的电池，它是一个崭新系列的，在性能上是颠覆性的，称作“超级电池”。
石墨烯在正极材料中的应用
锂电池的正极材料例如常用LiCoO2、LiMn2O4和LiFePO4都是不良的电子导体，它们的电导率分别为10-4、10-6和10-9Scm-1。在目前现有的锂离子电池体系中，电池使用的正负极材料本身具有较低的离子与电子电导率，这是影响和限制锂电池充放电循环和倍率性能的主要因素。所以为了充放电过程中充分有效利用正极材料同时能提高电池的倍率性能，要在正极材料中加入导电剂，传统的导电剂一般是石墨。而石墨烯本身具有非常高的电子传导率，用石墨烯作为导电添加剂是其在锂电池中最直接，也是最广泛的应用。
石墨烯作为导电剂的问题
对于石墨烯导电剂的实际应用，需要综合考虑石墨烯对电子电导的“面-点”促进作用和对离子传导的“位阻效应”;针对导电剂用量和最终电池的能量/功率密度综合考虑设计电极的厚度。对于LFP体系的锂离子电池，由于石墨烯对锂离子传输的影响非常强，所以需要特别注意电极的厚度。
石墨烯在负极材料中的应用
目前锂电池常用的负极材料是石墨，用石墨烯作负极材料的优势有：
石墨烯导电性能好，耐腐蚀，用作负极材料可以增强活性物质与集流体的导电性;
石墨烯片层作为单层二维结构，原则上不存在体积膨胀，所以结构稳定，充放电快，循环性能好;
纳米颗粒原位法合成于石墨烯表面形成基复合材料，通过控制其生长颗粒的尺寸，从而缩短锂离子和电子扩散距离，改善材料的倍率性能;
纳米颗粒均匀覆盖在石墨烯表面，一定程度能够防止石墨烯片层的聚合和电解质浸入石墨烯片层，导致电极材料失效。
石墨烯直接用作负极材料存在的问题
石墨烯由于尺寸小并且具有很高的比表面积，容易与电解液发生反应生成大量的SEI膜，造成大量不可逆容量的损失。
石墨烯在电极循环中容易发生团聚，并且由于范德华力导致团聚不可逆，导致嵌锂困难，电池容量衰减。
石墨烯在制备过程中容易发生再堆叠，对分散和干燥条件要求苛刻，导致成本增加。
石墨烯材料在电池负极材料的应用中表现为首次效率低，循环性能差等问题还未能解决。
当前石墨烯复合材料在锂电池的应用成为研究热门，如何完善高质量石墨烯的制备技术，寻找出一种可控、大规模的石墨烯制备方法，并制备出性能优异的石墨烯基复合材料，是当前研究的重点。若石墨烯基电极材料在高能量密度、高功率密度要求的动力锂离子电池领域获得应用，必将大大提升动力电池的综合性能，推动电动车、电动工具等领域的发展。
石墨制品有哪些共同的加工特点？
2019-01-03 09:37:01
石墨制品是行业公认的战略性资源，石墨制品的用途随着用途的广泛性成为继稀土之后又一个受人人关注的焦点，那么我们自市场上所见的石墨碳素制品公司生产的石墨制品有哪些共同的特点呢?
1、耐高温：石墨制品是目前已知的最耐高温的材料之一。它的熔点为3850℃±50℃，沸点达4250℃。它在7000℃超高温电弧下10S，石墨的损失最小，按重量计石墨损失0.8%。由此可见，石墨的耐高温性能是很突出的。
2、导热性和导电性：石墨具有良好的导热性和导电性。它与一般的材料相比，其导热导电性是相当高的。比不锈钢高4倍，比碳素钢高2倍，比一般的非金属高100倍。
3、特殊的抗热震性能：石墨具良好的抗热震性能，即当温度突然变化时，热膨胀系数小，因而具有良好的热稳定性，在温度急冷急热的变化时，不会产生裂纹。
4、化学稳定性：常温下石墨具有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂的腐蚀。
5、润滑性：石墨的润滑性能类似于二硫化钼，摩擦系数小于0.1.其润滑性能随鳞片大小而变，鳞片愈大，摩擦系数愈小，润滑性愈好。
石墨烯基础科研现状
2019-01-04 09:45:43
石墨烯从其诞生至今不过10年光景。2004年为石墨烯科学研究的萌芽阶段，随后即进入快速成长阶段;从2008年开始，尤其是在2010年石墨烯发明者获得了诺贝尔奖之后，关于石墨烯的基础科研工作开展得如火如荼。
下文从专利分布、研究机构分布、研究领域分布和主要研究成果等方面梳理目前石墨烯的基础科研动向。
一、专利分布
目前全球共有超过200个机构和1000多名研究人员从事石墨烯技术的开发和研究，其中包括三星、IBM等科技巨头。我们通过最近几年的专利申请情况对目前石墨烯的研究进展进行概览。从专利申请总量来看，2010年以来全球石墨烯专利申请总量呈爆发式增长;2012年全球石墨烯专利申请量已经达到3500个，可见目前全球范围内正在掀起石墨烯研究与开发的高潮。
从石墨烯专利申请国别分布来看，2013年全球石墨烯专利申请量最大的是中国，其次为美国、韩国和日本。在石墨烯相关论文方面，欧盟排名第一，2013年共发表了7800篇论文;就国别而论，依然是中国排名第一，共发表了6649篇论文。
总体而言，目前中国已经处在石墨烯研究的前沿阵地;但是，从研究深度和创新性而言，非常核心的技术和创新性技术中国仍未掌握。二、研究机构分布
从事石墨烯研究的机构比较广泛，包括学术研究机构、企业、个人和政府层面。比较普遍的研究模式是学术研究机构与企业的合作，例如韩国三星与韩国成均馆大学合作对石墨烯的制备基础方法和应用开展研究。
从研究机构专利数量口径看，在前十名中，有4家机构来自韩国，4家来自中国，2家来自美国。并且，6家机构都是科研院所或独立科研机构，4家为企业。其中，专利数量最多的是韩国三星电子，其专利申请数量为210个，占全球总量的7.3%，其研究范围涵盖了石墨烯制备方法和在显示屏、锂电池领域的应用;其次为韩国成均馆大学、浙江大学、IBM、清华大学等。三、研究领域分布
从石墨烯研究领域分布看，全球研究热点主要在材料的导电性、导热性、石墨烯的制备研究、纳米材料研究等。
中国石墨烯研究热点主要分布石墨烯纳米复合材料、石墨烯制备、石墨烯电极等方向。我们统计了前20位主要研究机构的重点研究领域，发现研究热点分布于：(1)复合材料;(2)碳纳米管;(3)电容器;(4)传感器;(5)晶体管;(6)透明电极;(7)锂电池;(8)燃料电池。上述研究大多属于石墨烯应用，而关于石墨烯的制备改进工艺或者大规模量产石墨烯的基础研究非常少。
四、最新研究成果
在石墨烯制备方面，最新的研究成果是在生成单晶石墨烯的方法上，目前有两种方法已经能获得直径约为1mm的单晶石墨烯和直径为25px的单晶石墨烯，但是这两种方法各有优劣。
在石墨烯应用方面，最新的研究成果包括把作为光敏元件(PD)的光增益提高到了原来的约1000倍、提高柔性湿度传感器的响应时间等。在锂电池、半导体、传感器、无线通讯、电容器、电子元件、海水淡化等多个领域都有重大突破。
在众多最新研究成果中，属于中国研究机构的成果依然稀少，印证了前文中我们提到的，虽然中国在专利申请和论文发表方面在国际领先，但是在真正的研究前沿方面距离美国、日本和韩国等国家仍有一定差距。
石墨矿产资料及上市公司简介
2019-03-08 09:05:26
一、石墨简介
石墨(Graphi吨e)的化学成分首要是单一的碳(C)元素(和金刚石的成分相同)，是一种天然元素矿藏。因为碳元素对错金属元素，所以说它非金属矿藏;可是却有金属材料的导电，导热功能，还具有象有机塑料相同的可塑性，而且还有特殊的热功能，化学安稳性，光滑和能涂敷在固体表面的等等一些杰出的工艺功能，因而，石墨在冶金，机械，电气，化工，纺织，轻工，建筑及国防等许多工业部门都得到了广泛的运用。
石墨本领高温并具特殊的热功能。石墨的熔点为3850℃，沸点为4250℃，经高温电弧灼烧分量丢失极小，在2500℃时其强度比常温时进步1倍，热膨胀系数小(1.2×10-6)，温度突变时其体积改变不大。因为石墨晶体中存在简单活动的电子，因而其导电，导热功能不亚于金属。但随温度升高，导热系数反而削减，在极高温度下趋于不导热情况。石墨的化学安稳性好，不受酸，碱及有机溶剂的腐蚀。此外，石墨还具涂敷性和可塑性，将其涂敷在固体物体表面，可构成薄膜结实粘附而起维护固体效果，并可制成任何杂乱形状的制品。
二、石墨的用处
㈠、石墨制品的运用范畴
1、冶金工业，首要用作耐火材料;
2、铸造业，用作铸模和防锈涂料;
3、电气工业，用于出产碳素电极，电极碳棒，电池，制成的石墨乳可用作电视机显像管涂料，制成的碳素制品可用于发电机，电动机，通讯器材等诸多方面;
4、机械工业，用作飞机，轮船，火车等高速作业机械的光滑剂;
5、化学工业，用于制造各种抗腐蚀器皿和设备;
6、核工业，用作原子反响堆中的中子减速剂和防护材料等;
7、航天工业，可做火箭发动机尾喷管喉衬，火箭，的隔热，耐热材料以及人工卫星上的无线电衔接信号和导电结构材料。
8、轻工业中玻璃和造纸的磨光剂和防锈剂，制造铅笔，墨汁，黑漆，油墨和人工金刚石的质料。
㈡、石墨的详细用处
1、作耐火材料：包含耐火砖，坩祸，接连铸造粉，铸模芯，铸模洗涤剂和耐高温材料。
2、炼钢：石墨和其他杂质材料用于炼钢工业时可作为增碳剂。渗碳运用的碳质材料的规划，很广，包含人工石墨，石油焦，冶金焦炭和天然石墨。在世界规划内炼钢增碳剂用石墨仍是土状石墨的首要用处之一。
3、作导电材料：石墨在电气工业中广泛用来作电极，电刷，碳棒，碳管，整流器的正极，石墨垫圈，电话零件，电视机显像管的涂层等等。其间以石墨电极运用最广，在冶炼各种合金钢，铁合金时，运用石墨电极，这时强壮的电流通过电极导入电炉的熔炼区，发生电弧，使电能转化为热能，温度升高到2000℃左右，然后到达熔炼或反响的意图。此外，在电解金属镁，铝，钠时，电解槽的阳极也用石墨电极。出产金刚砂的电阻炉也用石墨电极作炉头导电材料。电气工业中所运用的石墨，对粒度和档次要求很高。
4、作耐磨和光滑材料：石墨在机械工业中常作光滑剂。光滑油往往不能在高速，高温，高压的条件下运用，而石墨耐磨材料可以在一200 ℃ 一2000 ℃温度并在很高的滑动速度下(loom / S)不必光滑油作业。许多运送腐蚀介质的设备，广泛选用石墨材料制成活塞环，密封圈和轴承，它们作业时，勿需参加光滑油，石墨乳也是许多金属加工(拔丝，拉管)时的杰出的光滑剂。
5、作耐腐蚀材料：石墨具有杰出的化学安稳性。通过特殊加工的石墨，具有耐腐蚀，导热性好，浸透率低一级特色，而广泛用于制造热交换器，反响槽，凝缩器，焚烧塔，吸收塔，冷却器，加热器，过滤器，泵等设备。这些设备用于石油化工，湿法冶金，酸碱出产，合成纤维，造纸等工业部门，可节约很多的金属材料。
6、作铸造，翻砂，压模及高温冶金材料。
7、用于原子能工业和国防工业：石墨具有杰出的中子减速功能，最早作为减速剂用于原子反响堆中，"铀一石墨"反响堆是现在运用较多的一种原子反响堆。作为动力用的原子能反响堆中的减速材料应当具有高熔点，安稳，耐腐蚀的功能，石墨彻底可以满意上述要求。作为原子反响堆用的石墨纯度要求很高，杂质含量不该超越几十个PPm(PPm 为百万分之一)，特别是其间硼的含量应小于O.SPPm。在国防工业中还用石墨制造固体燃料火箭的喷嘴，的鼻锥，世界飞行设备的零件，隔热材料和防射线材料。
8、作防垢防锈材料：石墨能避免锅炉结垢。有实验标明，在水中参加必定量的石墨粉，能避免锅炉表面结垢。此外石墨涂在金属烟囱，房顶，桥梁，管道上可以防腐和防锈。
9、石墨新用处：柔性石墨制品。制造半金属冲突材料。
三、石墨的资源散布
1、全球石墨资源散布
石墨资源在世界上的散布比较广泛，亚洲，欧洲，非洲，美洲，大洋洲都有石墨矿床的存在，但亚洲产出的石墨最多。除我国等少量国家有大型矿床外，一般多为中，小型矿床。
世界石墨资源散布国：我国，墨西哥，韩国，原苏联，马达加斯加，巴西，加拿大，奥地利，挪威，德国，斯里兰卡，捷克，印度，肯尼亚，巴基斯坦，南非，南斯拉夫，罗马尼亚，瑞典，美国。
石墨矿产相对会集散布于少量国家中。晶质石墨矿首要蕴藏在我国、乌克兰、斯里兰卡、马达加斯加、巴西等国，其间马达加斯加盛产大鳞片石墨，斯里兰卡盛产高档次的细密块状石墨;隐晶质石墨矿首要散布于印度、韩国、墨西哥和奥地利等国。大都国家只产一种石墨，矿床规划以中、小型居多，只要我国等四五个国家晶质和隐晶质石墨都有产出，大型矿床较多。
据不彻底计算，世界石墨储量约为15亿吨，其间晶质石墨约5亿吨。因为石墨储量有的按矿藏量计算，有的按矿石量计算，计算目标不同和数据来历的纷歧，各种储量计算数据收支较大，但许多资料都标明我国的石墨储量居世界第1位。到1996年底止：全国累计探明B+C+D级晶质石墨矿藏储量17701万吨和隐晶质石墨矿石储量4853万吨，合计22554万吨;历年现已耗费晶质石墨矿藏储量394万吨和隐晶质石墨矿石储量360万吨，合计754万吨;全国保有晶质石墨矿藏储量17317万吨和隐晶质石墨矿石储量4493万吨，合计21810万吨。据有关资料归纳估量，我国晶质石墨矿藏资源量可达三四亿吨，隐晶质石墨矿石资源量近亿吨，总资源量近四五亿吨。
2、我国石墨资源情况
我国石墨矿山资源丰富。石墨成形地质条件好，散布广泛、储量大、质量好，是我国有优势的矿产之一。到1996年底止，我国已发现石墨矿产地200多处，其间已探明储量的矿产地有106处，除福建省华安县福田和漳平县高山、河北省怀安县大岔沟3个小型隐晶质石墨矿的矿石储量已挖掘耗费完以外，保有储量的矿产地尚有103处，包含大型矿24处、中型矿45处、小型矿34处，其间：晶质石墨矿保有储量的矿产地有90处，包含大型矿23处、中型矿40处、小型矿27处;隐晶质石墨矿保有储量的矿产地有13处，包含大型矿1处、中型矿5处、小型矿7处。保有储量的石墨矿产地散布于22个省、直辖市、自治区中，按保有储量的多少，晶质石墨矿顺次散布于黑龙江、四川、山东、河南、内蒙古、陕西、山西、云南、西藏、江西、湖北、吉林、甘肃、辽宁、海南、福建、河北、新疆、广东、安徽20个省、自治区;隐晶质石墨矿散布于湖南、吉林、广东、陕西、黑龙江、北京6个省、直辖市。其间：陕西、广东、吉林、黑龙江4省既有晶质石墨矿，又有隐晶质石墨矿产出。
我国石墨矿产资源散布的特色：一是矿石品种彻底，以晶质石墨为主，又有隐晶质石墨产出;二是矿产地散布广泛，而储量又相对会集于少量成矿最有利的区域。晶质石墨矿保有矿藏储量会集于黑龙江、四川、山东、河南、内蒙古，共占全国晶质石墨矿保有矿藏储量的89%。黑龙江省保有晶质石墨矿藏储量为全国之冠，占全国晶质石墨保有矿藏储量的64%，其东部区域为我国晶质石墨最大的蕴藏区，保有矿藏储量11000万吨以上。其次川南滇北区域、山东东部、豫西陕东区域、内蒙古东部与山西北部区域，也相对会集保有晶质石墨矿藏储量800~1700万吨。隐晶质石墨矿首要散布于湖南省，占全国隐晶质石墨保有矿石储量的75%;其次吉林省占11%，广东省占8%，陕西省占5%。我国石墨矿产这种散布既广泛而又相对会集的特色，既便于各地兴办中、小型石墨厂商，也为会集建造大规划石墨出产基地发明了条件。我国石墨矿产资源的勘查程度较高，保有储量的103处石墨矿产地中，已做过勘探地质作业的14处，做过详查地质作业的57处，做过普查地质作业的32处，其间大、中型矿做过勘探或详查的占81%。保有储量中B+C级储量占总储量的份额：晶质石墨矿为26%，隐晶质石墨为45%。首要出产厂商现使用的矿山一般都做过勘探地质作业，勘探矿山探明的B+C级储量占总探明储量的50%~80%，根本可以满意出产矿山挖掘的需求。
在保有储量的矿产地中，已使用的有33处(大型矿10处、中型矿20处、小型矿3处)。其间：已使用的晶质石墨矿产地29处(大型矿9处含规划特大的2处、中型矿16处、小型矿4处)，首要散布于黑龙江、山东及内蒙古，其次为河南、湖北、四川、云南及河北等省、自治区，合计保有晶质石墨矿藏储量9000万吨以上，占全国晶质石墨保有储量的52%，按当时我国晶质石墨工业出产规划与开展水平估计，已使用的晶质石墨矿产地的保有储量，可以满意直至2010年前及往后一段较长时期内晶质石墨工业出产的需求;已使用的隐晶质石墨矿产地有5处(大型矿1处，中型矿4处)，散布于湖南、吉林及陕西，合计保有隐晶质石墨矿石储量近4000万吨，占全国隐晶质石墨保有矿石储量的90%，也可以满意2010年前隐晶质石墨工业出产的需求。
可供往后挑选使用的矿产地有70处(大型矿15处、中型矿25处、小型矿31处)。首要为晶质石墨矿，可供使用的矿产地有62处(大型矿14处，含规划特大的2处、中型矿24处、小型矿24处)，合计保有晶质石墨矿藏储量近8000万吨，除少量矿产地因为交通条件差、矿石档次低、石墨片径小、选矿较困难等原因，近期难以使用外，其他近50处合计保有晶质石墨矿藏储量7000万吨以上的矿产地可供近期挑选使用，这些矿产地首要散布于黑龙江、山东、河南、山西、内蒙古、陕西、四川、云南等省、自治区;可供往后挑选使用的隐晶质石墨矿产地很少，只要散布于广东、黑龙江及陕西的1处中型矿和7处小型矿，大都因为规划小、档次低、挖掘条件杂乱等原因，近期难以使用。因而，我国隐晶质石墨矿后备产地缺少。
四、出产石墨上市公司
1、方大炭素(600516)：公司是现在国内可以出产Φ500mm以上超高功率石墨电极的仅有的几家厂商之一，也是国内仅有把握老练的微孔炭砖和半石墨质炭砖的出产技术并具有相应的配备条件，具有必定的配套批量出产能力的厂商。公司主营炭素制品和铁矿石，其间炭素制品包含石墨电极、炭砖、等静压石墨，公司是国内最大的石墨电极出产厂商，产能近20万吨，居亚洲榜首，世界第三，石墨电极是最大的收入来历。公司的炭新材料品种彻底，盈余能力强，广泛运用于冶金、军工、航空、核电等范畴，其间公司在炭砖已有多项专利，具有很强的竞赛优势。公司部属子公司成都炭素具有4000吨等静压石墨产能，成为国内产值最高，产品规格最大的龙头厂商。等静压石墨近期最重要的消费范畴就是太阳能硅晶出产，因为光伏工业的快速开展带动硅晶产值快速扩张，作为硅晶出产的石墨耗材获益于全球光伏工业的快速开展。
公司管理层年青有生机，引领公司转型的志愿激烈，如果说公司2008年定向增发项目中4000吨特种石墨项目意味着向新式炭材料范畴迈出了榜首步，本年7月收买成都炭素是迈进了一小步，而现在公司拟在成都设立方大科技工业园，则是向前迈进了一大步，生长空间正逐渐翻开。
2、中钢吉炭(000928)：
公司是全国最大的归纳性炭素制品出产厂商、世界炭素四强厂商，具有15万吨以上的炭素制品出产能力，产品销往国内300多家厂商，还远销欧美、东南亚等40个国家和区域。公司已成为国内最大的石墨制品出产厂商，研制成功的700mm大型超高功率石墨电极，打破了国外对大规格超高功率商场的独占位置。现在我国军用碳纤维仅有定点出产厂商是中钢吉炭全资子公司吉林神舟碳纤维公司，是现在国内最大的炭纤维科研和出产基地，具有雄厚的科技力气和较高的科研水平。通过多年的奋斗和尽力，公司的炭纤维产品突破了西方国家的重重封闭，具有了彻底的自主知识产权，是列入国家"十五方案和"863"方案的重点项目和课题，公司出产的炭纤维制品，现已到达了同类产品的世界水平，现在已运用于返回式飞船的面板、小翼、升降副翼和机身舱门，航天飞机的热防护体系等。
危险提示：经济环境的恶化;原材料本钱的高位徜徉;传统石墨电极受到冲击等等。
石墨烯在水性涂料中应用
2019-03-07 09:03:45
水性涂料是国家发起开展的环境友好型涂料，但某些功用尚不及相应的溶剂型涂料，影响其开展。石墨烯具有共同功用，可改善水性涂料功用，促进其开展，给涂料作业者带来新的等待。石墨烯在涂猜中运用首先是改性溶剂型涂料，但用于改性水性涂料也有显着开展。改性办法可用共混法复合改性，也可用原位聚合和溶胶-凝胶技能复合法改性，还可用偶联剂润饰，一同实施不同的功用改性。
1 用钛酸酯偶联剂润饰水涣散改性石墨烯
按通用办法将石墨制成氧化石墨烯，向氧化石墨烯涣散液内分别参加钛酸酯和，在水浴加热法下发作反响，使氧化石墨烯复原并一同嫁接上钛酸酯偶联剂分子。将取得的混合液进行后处理和真空枯燥，得到粉末状改性石墨烯。
因为钛酸酯偶联剂对氧化石墨烯进行了表面润饰，不再发生聚会，故石墨烯水涣散体稳定性高，可长期储存，合适用于复合材料及涂层材料的制备。制备工艺简洁，出产效率高，出产进程和产品均能契合环保要求。
2 石墨烯与基体树脂共混复合水性涂料
2.1 水性导电涂料
石墨烯/聚酯树脂复合水性导电涂料。用Hummers法制备氧化石墨烯，经两步化学复原法得到有机分子润饰的石墨烯水溶液，参加聚酯、助剂和交联剂、催化剂，经液态共混，制备得到水性导墨烯涂料。该涂料具有高导电功用和力学功用，可运用于电磁屏蔽、抗静电、防腐、散热、耐磨及电子线路等范畴，具有广泛的运用价值。
2.2 石墨烯改性水性环氧树脂耐磨玻璃涂料
石墨烯改性的耐磨水性玻璃涂料由两组分组成，榜首组分为基体成膜物，第二组分为固化剂。其间榜首组分包含改性环氧树脂20%～40%、助剂0.5%～7%、氧化石墨烯0.1%～5%、偶联剂1%～2%，其他为水(均为质量分数);第二组分是胺类固化剂。在运用前将两组分混合，其间第二组分占混合物质量分数的3%～30%。该涂料具有硬度高、耐磨性好、与玻璃基底亲和力与附着力强、耐水、耐乙醇性好，且契合环保要求。别的制备办法简洁，具有重要的商业化运用价值。
2.3 石墨烯改性酸酯聚合物水泥防水涂料
用Hummers法制备的氧化石墨烯参加酸酯类聚合物乳液中，参加选用的助剂，按份额参加水泥，拌和涣散，制成氧化石墨烯改性的聚合物水泥防水涂料。该涂料显着增加了酸酯类聚合物乳液成膜的抗拉强度;进步了耐水性;此外，氧化石墨烯丰厚的含氧官能团能够调理水泥水化产品晶体的成长，进步其抗拉强度和耐性。故氧化石墨烯改性的聚合物水泥防水涂料具有杰出的耐久性、抗渗性以及物理力学功用，运用远景宽广。
2.4 石墨烯改性聚酯树脂复合水性涂料
2.4.1 石墨烯/水性聚酯纳米复合乳液
将真空脱水的聚醚多元醇(N210)和TDI反响制得聚酯预聚体，参加二羟甲基引进亲水羧基，加中和盐基化，参加氧化石墨烯水溶液、去离子水和乙二胺进行乳化反响，减压蒸馏出后，滴加维生素C溶液进行原位复原反响，得到石墨烯/水性聚酯纳米复合乳胶树脂。该乳胶树脂可运用于静电防护、防腐涂层、建筑涂料等范畴，本发明工艺简洁、环保、合适大规模出产。
2.4.2 石墨烯/TiO2复合材料改性水性聚酯抗菌涂料
纳米TiO2作为光催化纳米材料的一种，有抗菌灭菌效果，但它关于可见光吸收率较低，纳米粒子趋向于集合，大大降低了其灭菌效果。在含纳米TiO2抗菌涂猜中，引进5%以下的石墨烯，显着进步涂料对可见光吸收率，并加强纳米TiO2的光催化活性和抗菌、灭菌才能，使改性后的水性聚酯在抗菌灭菌归纳功用方面有很大进步。而且具有杰出的表面功用、耐水性和力学功用。
3 石墨烯/聚酯原位聚合的水性导电涂料
石墨烯比较传统的碳系导电填料(炭黑、石墨、碳纳米管、碳纤维等)具有愈加优异的导电性及机械功用。
用二元胺对氧化石墨烯进行基化改性，后用化学复原康复石墨烯的共导电系统，使用石墨烯表面的—NH与—NCO封端的水性聚酯原位聚合，制得含石墨烯的水性聚酯导电涂料。
该导电涂料具有防辐射、抗静电、防腐蚀、耐磨等特性，可用于高分子材料、金属材料、纺织材料表面等方面。
4 用溶胶-凝胶技能制备改性石墨烯/水性聚酯纳米复合涂料
中国科技大学Xin Wang等于2012年在《Surface& CoatingsTechnology》上宣布了他们的研讨论文：用溶胶-凝胶技能制备改性石墨烯/水性聚酯复合纳米涂料，分3部分：
(1)硅烷改性石墨烯纳米薄膜制备。用Hummers法制备氧化石墨烯(GO)，然后对GO水涣散体用化学复原成GNS，再用DCC(N,N'-二环己基碳化二亚胺)和3-基丙基三乙氧基硅烷(APTES)功用改性，用超声波涣散1h，在70 ℃下拌和反响24 h，经后处理得到APTES功用改性的石墨烯纳米膜f-GNS。
(2)硅烷APTES封端的水性聚酯(WPU)制备。用异佛尔酮二异酸酯(IPDI)、聚氧化丙二醇、一缩二乙二醇和三羟甲基混合多元醇组成PU预聚物，再和二羟甲基反响，然后加APTES反响，得到APTES封端的水性聚酯(WPU)，产率86.3%，数均分子量28600(GPC测定)。
(3)溶胶-凝胶技能制备f-GNS/WPU纳米复合涂料。凭借超声波将f-GNS粉末涣散在去离子水中制成悬浮液，将APTES封端的WPU参加其间一同混合，用调理pH值，制成f-GNS/WPU纳米复合涂料。
用1H-NMR、FTIR、XPS、GPC、AFM、HRTEM等表征了GO、f-GNS的结构，根本验证了图1所示的分子结构式与反响进程，及f-GNS/WPU纳米复合涂料产品结构和组成。纳米复合物中的T1、T2和T3代表了单、二和三替代的硅烷键合，证真实APTES封端的WPU和f-GNS相邻的硅氧烷分子之间缩聚反响，构成共价键。
5 结 语
5.1 石墨烯具有共同功用，研制热潮在全球突起
石墨烯是当今世界发现的“至薄”的晶体材料，厚度只要1个碳原子，也是“至坚”材料之一，并具有高导电性、高导热性。猜测在航空航天、世界勘探、海洋开发、国防工业、国民经济各方面具有不可估量的运用远景，研讨热潮在全球突起，国内也起步不俗，开展较快。
5.2 石墨烯在改性涂料功用方面展现了新的远景
对石墨烯在导电、防腐、阻燃、导热和高强度等功用涂猜中都具有十分诱人的潜在远景。
石墨烯与各种涂料树脂经过物理共混、原位聚合和溶胶-凝胶技能等法复合;或用偶联剂润饰，或选用原位聚合等工艺。这些工艺在改性水性涂猜中均证明可行，且功用改善显着。水性涂料经石墨烯改性，其功用有望“更上一层楼”，其进一步开展可期。
5.3 石墨烯改性涂料研制脚步初迈，要正确促进石墨烯出产及运用的开发热潮继续升温，但应镇定对待。
对出产厂商而言，石墨烯出产技能是否到达世界最先进，是否契合清洁文明出产工艺要求，本钱是否合理，有许多技能作业要做。石墨烯在涂猜中的运用，国内有不少研讨作业和专利宣布，开展势头较好，但不能说“已入胜境”。石墨烯和涂料树脂复合办法、助剂挑选、功用性改善，研制的空间都很大。国内宣布石墨烯改性水性涂料的作业和专利多是实验室效果，要到达有用并产业化，要更多投入，有许多研制作业要做。
石墨烯厂家有那些
