材料是人类进步的里程碑,社会进步的标志。3月11日,由苏州工业园区科技和信息化局主办的“科技创享汇”如期举行。此次,特别邀请了中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员 吕卫帮博士,为大家做纳米材料方面的精彩讲座。
在当前新一轮产业升级和科技革命大背景下,新材料产业必将成为未来高新技术产业发展的基石和先导,对全球经济、科技、环境等各个领域发展产生深刻影响。中国是石墨资源大国,也是石墨烯研究和应用开发最活跃的国家之一。石墨烯作为新材料大有可为。—— 习近平
会上,吕卫帮博士带来题为“纳米碳材料:军民融合新材料”的演讲。吕博士详细介绍了碳材料及纳米碳材料,就富勒烯 、碳纳米管、石墨烯的不同特性逐一概述。据吕博士介绍,我们了解到纳米碳材料是人类知道的最薄材料、拉伸强度最高的材料、刚度最大的材料、延展性最好的晶体材料、最好的阻隔材料(石墨烯)、最高的室温载流密度(铜的百万倍)。
吕卫帮,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员,博士生导师,先进纳米复合材料创新中心创建人、主任。吕博士长期从事纳米碳材料连续体制备及其复合材料应用开发,在国际学术期刊上发表论文70余篇,申请发明专利10余项。2013年入选中科院百人计划,2016年入选江苏省创新创业人才计划,2018年入选江苏省333高层次人才计划。近年来,与中国商飞、欧洲空客等国内外知名企业建立了合作关系,并与欧洲空客共建“航空纳米材料联合实验室”,致力于先进纳米碳材料在航空领域的应用开发。
被誉为“强度最高的纤维”的碳纳米管,是吕博士介绍的重点。碳纳米管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体,一般可分为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和双壁碳纳米管。这是一种新型的“超级材料”,它的强度可以达到钢材的10~100倍,而密度仅仅是钢材的六分之一。
此外,吕博士就碳纳米管制备方法、碳纳米管宏量制备、碳纳米管粉体、取向碳纳米管、高强超细碳纳米管纤维导线、超取向碳纳米管薄膜、碳纳米管薄膜CVD法连续制备、碳纳米管纤维CVD法连续制备等方面也展开更深层次的剖析。吕博士指出,碳纳米管有望成为硅的替代材料,让未来的手机、电脑外形更小、功能更强大。
纳米材料的尺寸较小,具有常规散装材料无法比拟的性能,包括高强度重量比(即强度高但重量轻)以及卓越的电气连接性。特别是石墨烯——已经显示出作为各种工业材料替代品的巨大潜力。
石墨烯是有史以来测得的最强的材料。它具有优异的强度重量比,导电性能接近超导体的性能,几乎是透明的。从航空航天到半导体到运动器材,各个行业都在研究如何使用石墨烯来提高性能。
石墨烯和碳纳米管目前还难以从实验室转移到大规模生产,并发挥其独特的材料特性。吕博士指出,我国纳米碳研究非常热闹,但尚缺杀手锏应用核心技术。
例如,石墨烯比硅或铜的导电性更好。石墨烯的特性使其有可能取代基于硅的计算机芯片,并改善日常电子产品。但是有一个问题——石墨烯是一种“无缝隙”的半导体,这意味着电流在材料中的流动无法停止。计算机芯片制造商不得不向石墨烯引入“带隙”,这使得用户可以通过停止电子流动来关闭器件。这一过程的困难是商业化的关键障碍。
针对当前这一困境,吕博士认为,“跨过低谷,纳米碳时代已经来临;继续坚持,纳米碳未来可期。”他指出,纳米碳材料作为一种非常有潜力的高性能、多功能材料,仍有大量的关键科学和技术问题需要突破,亟须相关行业共同参与,密切合作,方能实现其颠覆性的产业化应用。
作为助推园区科技创新发展的一线实践者,园区科信局每周都会进行这样的业务“充电”。自2016年起,科信局每周开展一场“科技创享汇”活动,鼓励科技条线全体员工主动学习,“不断掌握新知识新技能,做到在创新发展中不落伍不掉队”,扎实践行《园区工作人员行为导则》。