时间：2017年10月31日 信息来源：大同大学 点击：次 【 加入收藏 】【 字体：大 中 小 】

 山西大同大学赵建国教授研究团队荣获佳绩

 
    金秋时节，丹桂飘香。2017中国（无锡）石墨烯创新创业大赛于9月7日——8日在江苏省无锡市艾迪花园酒店隆重举行。来自清华大学、中科院上海微体系研究所、山西大同大学、上海理工大学、西北大学、Sunytek、烯源科技等15支参赛团队从全国报名的数十个团队中经层层筛选脱颖而出，在这里进行决赛阶段的角逐。经过现场专家和企业家评委们的综合评判，大赛决出一等奖1名、二等奖2名、三等奖3名。在此次大赛上，由山西大同大学牵头建设的山西省石墨烯产业化应用技术协同创新中间科研项目——“石墨烯增效复合肥在农业领域的示范推广应用”令人耳目一新，凭借其为石墨烯材料的应用拓荒了全新的研究领域，专家评委们给予了高度评价，成为现场众人关注的热点和亮点，在斩获大赛三等奖的同时赛后多家企业自动提出了合作意向……     而这，只是该协同创新中间石墨烯应用研究、制备创新等五大研究平台高效有序运行下所取得的多项科研成果的其中一项。    “科技创新是产业发展的活力之源。我们将在深入实施创新驱动发展战略实践中，以进步自立创新能力为核心，加快建立以需求为导向、产学研用紧密结合的技术创新体惜，推动科技成为经济社会发展的内生动力，赓续开创在石墨烯应用研究领域的新局面。”作为炭材料研究所所长和省级石墨烯产业化应用技术协同创新中间主任的赵建国教授，深知肩负的使命和责任——而这亦是鼓动他和他的团队赓续攀登科学新岑岭的强劲动力。     “协同”让创新更具活力 凝心聚智致力产业升级发展     作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”。科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”，掀起一场席卷全球的推翻性新技术新产业革命。
      石墨不仅是一种紧张的非金属矿产品，更是一种极为紧张的战略资源。石墨及其成品广泛应用于冶金、机械、核能、武器以及节能环保、电子信息、高端装备等领域。         业内人士认为，在全球新一轮产业升级和科技革命的大背景下，加快石墨产业的发展和产业化应用已是大势所趋。
    尽管经过多年推进石墨资源开发和深加工，我国石墨产业取得长足提高，石墨烯产业应用也有肯定突破；但和发达国家相比，我国石墨产业还存在资源行使率低、深加工水平不高、技术创新能力不足和产业链条短等题目。显而易见，石墨资源上风没有发展成产业上风和经济上风，大而不强的题目亟待破解。
        为此，工信部联合国家发展改革委、科技部出台了《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》，旨在推动中国石墨产业升级发展、实现由大变强。作为能源大省的山西更是将发展石墨烯已写入《山西省“十三五”新型材料产业发展规划》。《规划》提出，在前沿新型材料领域，要以技术创新为动力，加快推进纳米材料、石墨烯材料、智能材料等领域的庞大技术攻关。煤基石墨烯及其复合材料批量化制备技术开发项目等重点研发项目从2015年起就已列入山西省科技庞大专项。     座落在煤都大同的山西大同大学早在2008年就成立了炭材料研究所，所长赵建国教授带领30余位研究人员以新型功能炭材料的开发及其绿色制备工艺技术为研究对象，重点研究炭/炭复合材料的低成本快速化制备工艺、高品质低成本的石墨烯规模化绿色制备工艺、石墨烯增效复合肥和石墨烯水性环氧漆制备及应用研究，取得了多项引人瞩目的科研成果。2016年10月由大同市科技局认定在该校成立“大同市新型炭材料工程技术研究中间”，推动大同炭素行业转型发展；2017年6月经山西省科技厅批准建设“山西省石墨烯功能材料工程技术研究中间”，成为山西省首家石墨烯领域的科技平台；2017年8月经山西省教育厅批准建立“山西省石墨烯产业化应用技术协同创新中间”，构建了以山西省石墨烯功能材料工程技术研究中间为平台，山西大同大学炭材料研究所为主导，碳纤维制备技术国家工程实验室（中科院煤化所）、同煤集团等作为核心共建单位及十数个参与单位的研究机构，联合省内外创新力量，有用整合创新资源，形成“高校—当局—企业”协同创新的模式，搭建起石墨烯产业化规模生产制备创新、石墨烯增效复合肥农业应用研究、石墨烯电热膜产业化应用研究、石墨烯加强炭基复合材料受电弓滑板研究、石墨烯水性环氧防腐漆应用基础等五大研究平台，建立了由协同单位管理委员会、学术委员会和中间主任构成的中间组织管理系统和运行机制，聚焦产业需求，瞄准石墨烯功能材料领域的前沿科学与技术题目，积极开展石墨烯功能材料的基础和应用研究，组织产、学、研、用联合攻关、技术创新，努力实现石墨烯制备及其应用关键技术的突破，加快科研成果的转化，倾情倾力推动石墨烯技术产业的发展。       山西省石墨烯产业化应用技术协同创新中间不仅将引领全省的石墨烯产业升级发展，而且将助推山西的经济转型发展，对山西的综改试验区建设亦必将产生紧张的积极的实际意义。
    需求牵引 创新驱动 围绕产业链构建创新链
山西省石墨烯产业化应用技术协同创新中间从组织管理协同、人才队伍协同、门生培养协同、科学研究协同、资源成果协划一方面入手，持续推进人事制度、人才培养和资源配置等体系体例机制改革创新，力求实现“目标同等、资源整合、运转高效”的目标。     中间明确了在研的庞大义务、拟突破的庞大理论、科学题目和关键核心技术、拓荒的新领域和新方向、庞大科研成果产出以及国际学术影响等，组织汇聚了国家级、省部级、地市级科研项目和吻合国家十三五规划的企业横向合作科研项目，周到组织实施了多项协同创新义务。围绕庞大协同创新义务，中间建立了石墨烯新产品新技术研发到生产实践技术服务支持系统，通过统筹和集成所承担的项目，加快推进创新义务实施，并力求在庞大科学与技术题目上实现新突破。     作为中间牵头单位的山西大同大学，重要负责中间的组织筹建和日常的管理运行，周全参与中间的管理机制建设、人才培养与学科建设、项目组织与科学研究以及平台建设等各项义务。在科研义务中，负责牵头石墨烯电热膜产业化应用研究平台和石墨烯水性环氧防腐漆应用基础平台两个研究平台的建设，同时帮忙开展石墨烯产业化制备、石墨烯增效复合肥和石墨烯受电弓滑板的应用研究平台建设，各个项目踏实推进，势头优秀。       ——石墨烯电热膜产业化应用：这项由山西大同大学炭材料研究所牵头负责的科研项目，将对传统的电热材料乃至人们的固有认知观念产生推翻性的革命——而这种更新提拔的巨变则将为人类带来莫大的福祉。      “石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。”赵建国教授介绍说，“现实上石墨烯原本就存在于天然界，只是难以剥离出单层结构，石墨烯一层层叠起来就是石墨，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。薄膜加热材料是在绝缘材料外观经过肯定的工艺加工后，在绝缘材料外观形成一层导电薄膜。通电后，这层薄膜就可以实现电热转换。用石墨烯电热膜庖代电热丝、电热管、电热盘等传统电热元件，可以省去云母片、石棉板、炉盘、管子等辅助零部件，从而使元件结构大为简化。电热膜的原材料都是通俗工业质料，且制造工艺简单，重量、厚度和成本可以大幅度降低，成本低廉，性价比高。”     石墨烯电热膜与传统电热元件相比各项性能上风显明：石墨烯电热膜热服从高，节能省电；石墨烯电热膜不仅物理化学性能极为稳固，柔软性极好耐弯折不易损坏，而且其在工作时因为接触面大、导热快，所以自身温度较低，这就改善了电热膜材料在通电加热状况下的自身的氧化题目，进而延伸了使用寿命；外型可选择性强，比传统电热元件应用和适用领域更加广泛；具有自限温特征，且在电热转换过程中不产生明火、安全可靠；发热均匀、点温度波动小，低电压3秒敏捷发热，升温速度快……分外是其远红外辐射能转化率高，有利于人体健康。而传统的电热元件所发射的近红外、高电磁辐射则易引发各种疾病。     石墨烯电热膜特有的这么好的性能上风，能给我们带来怎样的惊喜呢？     赵建国教授告诉记者，石墨烯电热膜不仅在工业经济领域意义庞大，在造福民生上亦将大显身手。石墨烯可智能温控服饰、制成理疗保健产品，还可以实施石墨烯暖通项目开发（壁画、壁纸、地暖、温室大棚）。石墨烯电热膜应用于取暖设备是“石墨烯推翻性技术之一”，在舒适性和费用方面皆优于当前市场上的地暖、空调等主流取暖产品，并大大节省电能的消费，而且也是对国家节能环保和“煤改电”政策的积极相应。同时石墨烯电热膜也是智能控温大棚的理想选择，其远红外辐射能直接供应作物生长发育所需热量，促使蔬菜瓜果健康成长。       科学提高的终极目标就是造福人类。凭着如许的信心，赵建国教授和他的研究团队正刻苦攻关、潜心研发着。信赖不久的未来，石墨烯智能化产品将走进千家万户。     ——石墨烯水性防腐涂料：这是山西大同大学炭材料研究所承担的又一项科研课题。
        涂料是目前石墨烯浩繁应用领域中的一个紧张组成部分。防腐涂料一向是涂料的紧张分支之一，在国民经济生产中应用十分广泛。环氧树脂防腐涂料是最紧张的工业重防腐涂料，其所采用的溶剂一样平常为有机溶剂，VOC（有害挥发性有机物）含量较高，环境污染大。目前随着环保观念深入人心，具有低VOC的水性环氧防腐涂料得到正视和发展，成为当前涂料发展的重要方向。在国外，水性环氧涂料因为其精良的防腐特征，已经由轻防腐涂料列入重防腐涂料范畴，然而国内水性环氧涂料的发展相对落后，配方开发跟不上市场的要求，总体性能较差。石墨烯的纳米片层结构可以将基底材料包覆，从而隔绝空气和水份，起到优秀的防腐作用。并且漆膜相比传统漆膜更薄，可明显进步施工服从和涂布面积。水性、石墨烯防腐漆，进步了防腐蚀性能使其达到和油性环氧划一的耐腐蚀特征。一方面可以使得涂装过程更加环保，削减空气污染；另一方面在海洋防腐过程中可以实现带水施工，大大削减了前处理工艺过程。石墨烯外观疏水，又是层状结构，物理防腐结果好，然而石墨烯自己的疏水性使其难于分散到水性系统中，这一特征限定了石墨烯在水性环氧系统中的应用。     大同大学炭材料研究所的科研工作者们采用外观化学修饰手段，使得石墨烯具备了在水性系统中的分散能力，从而解决了石墨烯在水性环氧系统中的应用题目。通过配方优化筛选，最终获得防腐蚀能力精良的水性石墨烯改性环氧树脂防腐漆，实现了石墨烯水性防腐涂料研发及应用的技术瓶颈突破。     ——石墨烯增效复合肥：采用电化学法制备石墨烯溶胶，且通过干燥工艺制得石墨烯粉体，将其与化肥复合制成一种新型肥料——石墨烯增效复合肥，在针对莴笋、萝卜等农作物实验莳植中，赵建国教授带领的研发团队探讨出了节肥增产、低碳环保之效，开拓出石墨烯这个纳米材料在农业领域应用的新思路。
    据介绍，改性石墨烯可以快速消融在泥土溶液中，具有特别很是好的导电性，同时石墨烯又具有大的比外观积，因此吸附能力强。石墨烯的高吸附性懈弛释放性，同时石墨烯肥料进入泥土后能溶于水，所以具有增长植物根系吸取水分和养分的潜能；植物还可以通过根系吸取石墨烯粒附着的养分，进入植物根茎、叶，缩短植物生长周期并达到增产结果；石墨烯肥料可以使泥土中有益噬碳微生物、小生物大量滋生，促进地皮生态循环，渐渐改善泥土状态，削减肥料施用；石墨烯增效复合肥能在光合作用下使泥土中养分增长，促进植物根系活性化，进步植物生命力。实验证实，石墨烯增效复合肥具有进步农作物节肥增产的结果，且具有生物安全性。这项创新成果为升级高效农业提供了选择。
    与此同时，石墨烯产业化示范线工程化研究、石墨烯加强炭基复合材料制备研究等多个研究方向齐头并进，各相干平台建设有序高效推进。
    石墨烯产业化制备平台：在同煤集团朔州煤电公司建设石墨烯粉体产业化示范线，并形成石墨烯粉体生产线工艺包。要求产品优于国外同类产品，制备工艺技术达到国内领先水平。
    石墨烯增效肥推广应用平台：与同煤集团合作在新疆昌吉州行使石墨烯增效肥莳植棉花，形成农业生产石墨烯施肥工艺软件包，并规模化推广应用；在右玉县万亩光伏产业园的光伏板间隙处行使石墨烯增效肥莳植油用牡丹，形成工艺包，并大面积推广；联合相干单位建立石墨烯增效复合肥转化推广示范基地……。
    石墨烯加强炭基复合材料用于高速铁路受电弓滑板研究平台：在掌握石墨烯生产技术的基础上，将把石墨烯作为质料添加剂进行特种石墨产品的开发，将该技术应用于生产受电弓碳滑板方面，这是全球首次将石墨烯运用于碳滑板产品，协同创新中间平台建设单位大同新成新材料股份有限公司年产10万条碳滑板已经投入试运行。
    石墨烯电热膜研究平台：大同煤矿集团朔州煤电有限公司行使石墨烯电热膜开发用于井下矿工的保温装备，包钢集团的石墨烯电热膜风景画和保健理疗产品的开发，完成辐射面温度为80℃，每平方米功率小于500W技术指标的攻关。
石墨烯水性环氧防腐涂料平台：协同创新中间将与河南盛煌电力设备有限公司合作在津西钢铁集团完成样板工程的周期为4年的耐酸雨及粉尘试验……
    坚持需求牵引与创新驱动相结合，围绕产业链构建创新链，增强行业共性关键技术研发和推广应用，山西省石墨烯产业化应用技术协同创新中间多项石墨烯科研创新成果，在贴近民生需求、推动制造业发展，以及石墨烯关键制备等方面精彩呈现，并着力实施科研创新成果转化，势必将加速石墨烯产业化升级发展进程。
    优化平台建设提拔发展后劲 多措并举培育行业领武士才
    山西大同大学“化学专业”为第四批国家特色专业建设点、被山西省教育厅认定为山西省本科品牌专业。山西省石墨烯产业化应用技术协同创新中间依托化学特色上风学科，通过学科交叉融合，汇聚上风资源，强化重要研究方向，着力构建石墨烯产业化应用技术研发平台，产出庞大成果，赓续提拔学科发展后劲，积极发挥带头、示范和辐射作用，看重相干学科的带动与影响、交叉和新兴学科的培育，全力推进一流学科的建设。
    人才是科技发展的根本，是科技创新的关键。科技创新能力重要取决于人才,科技创新人才无疑是科技创新中不可或缺的要素,是科技创新活力之源。有鉴于此，山西省石墨烯产业化应用技术协同创新中间将队伍建设和人才培养视为日常工作的重中之重，积极拓展科技创新人才的培养和引进，力争把中间建设成为石墨烯研究人才汇集高地和专业人才培养基地。
    稳固和吸引良好高水平人才不仅是一流大学建设的首要义务，也是协同中间的重点工作。因此，他们充分行使依托单位山西大同大学稳固和吸引良好人才政策和教师培养进步政策，以及协同单位的雇用政策，积极创造优秀的支持条件和粘稠的科研气氛，创造一流的科研条件，引入竞争和激励机制，看重现有人才的稳固与培养工作，积极鼓励国内外、校内外的良好拔尖人才来中间工作和深造，努力建设高水平的以中青年为主体的学术队伍，充分发挥科研人员的创新能力,进步科技研发能力,渐渐形成壮大的石墨烯产业化应用技术研发团队。同时增强国内外合作交流，该协同中间与国内一些着名的高校和科研院所，如中国科学院山西煤炭化学研究所炭材料重点实验室、中国石油大学、西北工业大学、西安交通大学、太原理工大学、中北大学、山西师范大学等都有密切的合作关系。先后组织完成了多项协作课题，充分发挥各自实验室的人才与技术上风，通过合作，提拔了中间的着名度和科研能力。同时中间与台湾大同大学曾信雄教授课题组在纳米碳管制备及应用方面开展了一些实质性的合作研究工作；另外中间与乌克兰国家科学中间哈尔科夫技术物理研究所共同申请了山西省国际科技合作项目，重要针对炭/炭复合材料制备工艺方面开展合作研究。在往后建设过程中，中间将继承与已经建立关系的科研院所开展合作交流，同时积极开拓合作交流空间，计划与英国曼切斯特大学开展交流，与石墨烯发现者诺沃肖洛夫和海姆进行合作，引导石墨烯受电弓滑板项目的实施，确保在理论基础得到保障……在合作交流中协同培养和作育一批石墨烯行业领武士才，在海纳百川兼容并蓄中，渐渐打造成为国内一流并在国际具有较强竞争力的石墨烯产业化应用技术协同创新中间。
    科技是国家强盛之基，创新是民族提高之魂，协同让创新更具活力。山西省石墨烯产业化应用技术协同创新中间研发团队正迎着向阳，迈着壮健步伐，唱响以执着信心和进取精神谱就的洪亮壮歌，向更高更新的科技顶峰冲刺……(歆然)责编：马丽芳