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        日本東麗公司開發出超薄石墨烯分散體系,可提供優異的流動性和導電性
        發表時間:2021-03-15     閱讀次數:     字體:【

        3月8日,總部位于日本東京的Toray Industries,Inc.東麗公司對外宣布,該公司成功開發出一種流動性、導電性、導熱性優異的超薄石墨烯分散溶液,利用該溶液可使諸如電池、布線材料和油漆等領域應用收益匪淺。東麗將繼續推動這一突破的研發,并加速其商業化進程。

        石墨烯是一種片狀的二維碳材料,并具有納米級尺寸和超薄性。這種先進的功能材料易于均勻排列,從而有助于其優異的導電性和阻隔性能。作為片狀材料,其中單個碳原子(層)以蜂窩狀結構結合。多層片材也稱為石墨烯,目前東麗公司開發的石墨烯是一個大約有10層的薄片。

        迄今為止,東麗公司已經開發出了用廉價的石墨材料制造非常薄、高質量的石墨烯的技術。然而,問題是,更薄的石墨烯更可能聚集。相反,較高的濃度會使石墨烯更像粘土,從而阻礙了流動性。石墨烯在粘土中的應用和混合很困難,因此有必要將其稀釋并用于低濃度溶液中,但這又掩蓋了石墨烯的固有優勢。

        基于上述背景,東麗公司開發了一種分散技術,該技術通過添加一種獨特的聚合物材料來控制粘度,而這種聚合物材料可以抑制石墨烯之間相互作用產生的聚集,其優異的結果是使得高濃度的超薄石墨烯分散液流動性增加(見下圖)。該體系即使在高濃度下,流動性也極好。

        提高石墨烯分散液流動性的專有分散劑

        該溶液易于操作和處理,無需稀釋,并且更容易顯示其優異的導電性和其他優點。高分散性和易于混合使溶液與其他材料混合變得簡單。該新型解決方案的一個很好的應用是作為鋰離子電池的導電材料,它可以很容易地與陰極材料混合,并在陰極之間插入石墨烯以提高導電性。

        通過利用上述方法,可以降低鋰離子電池在反復充電和放電過程中因導電路徑退化而導致的容量損失,從而進一步延長了電池壽命。在以往的材料體系中,電動汽車的高性能電池通常會采用碳納米管作為導電劑,經過東麗公司測試對比,結果顯示基于該新型分散體系的電池壽命比傳統使用碳納米管為導電劑的電池壽命長50%。

        還值得注意的是,該石墨烯分散體系還可用于電子線路系統,如通過將溶液涂覆并干燥后將石墨烯層壓以形成致密膜,這種薄膜可用于可印刷的電子線路,它具有很高的耐久性和導電性,不會像金屬一樣生銹。

        該石墨烯分散體系的其他潛在應用領域可能包括將溶液與防腐蝕涂料混合,以阻止水和氧氣滲透而導致生銹,從而提高耐用性。

        長期以來,日本東麗使命是提供創新技術和先進材料,為世界在平衡發展與可持續性方面面臨的挑戰提供真正的解決方案。未來東麗公司將繼續致力于開發具有革命性意義的材料,這些材料將改變社會,符合其承諾的創新理念、技術和產品,并提供新的價值。

        ——轉自碳纖維及其復合材料技術


         
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