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当富勒烯纳米王子造就新奇材料

发布时间:2021-09-10 05:44:46 阅读: 来源:金属缓蚀剂厂家

富勒烯:“纳米王子”造就新奇材料

——碳纳米技术进展系列报道之二

富勒烯具有不寻常的特性,其代表性成员C60等更被誉为“纳米王子”。由于富勒烯的硬度比钻石还高,韧度是钢的100倍,导电性超过铜而重量只有铜的六分之一,使其成为许多高新技术领域应用潜力巨大、不可替代的材料,今后在无金属电线、建筑物骨架、防弹背心、汽车外壳等领域也将出现它的身影。

超常性能带来传奇增长

美国市场调查公司BCC称,2006年全球富勒烯的市场价值是9200万美元,此后约以70%的年均速度实现滚雪球式增长,到2011年将达到13.1亿美元,到2016年则有可能超过47亿美元的规模。

作为该领域的权威专家,中科院化学所王春儒研究员表示:“诸多异乎寻常的性能,使富勒烯对化学、物理、材料、医药、微电子等领域产生了深远影响,在应用方面显示出诱人前景。”

在工业应用中,富勒烯添加剂可以使润滑油寿命延长30%;富勒烯与碱金属形成的复合体系是优良的高温超导材料,其超导临界温度高达46K;基于C60光电导性能的光电开关和光学玻璃已研制成功;以富勒烯为关键材料的有机太阳能电池光电转换效率达到6.5%。此外,C60还能够在半导体、催化剂、蓄电池材料等领域得到深入应用。

在生命科学方面,基于富勒烯的磁共振造影剂、治疗癌症的新型药剂正在快速发展。C60是一种很强的抗氧化物质,人们已开发出可以用在保养品中的富勒烯,为人类抗肌肤老化带来福音。

我国赢得国际话语权

王春儒告诉:“我国科学家在富勒烯和金属富勒烯领域的理论研究、功能化研究、结构表征以及形成机理等方面,取得了一些在国际上具有较大影响的创新成果,在国际上掌握了一定的话语权。”

中科院化学所投资500万元建设的富勒烯实验室是眼下国内最好的富勒烯研究基地。该所与沈阳科友公司联合开发的富勒烯及内嵌金属富勒烯实验室制备装置已平稳运行6年,并被推广到国内多所大学。他们与西南科技大在许多情况下学、中橡集团炭黑研究院联合研制的富勒烯工业化生产装置可以年产100千克C60和10千克C70,打破了国外对富勒烯燃烧法制备技术的垄断,为我国富勒烯科研和应用提供了充分的材料和技术。

目前,科学家们已经基本明确富勒烯的形成机理,并合成分离了小至C20、大至C240的富勒烯。2004年,厦门大学谢素原教授与王春儒研究员合作,采用在生成富勒烯过程中引入氯原子的方式,第一次将活泼的C50用氯原子稳定下来,成为该领域的一项重要突破。浙江大学与美国加利福尼亚大学合作,成功合成出世界上最小碳纳米管结构的富勒烯C90,同样引起国际科学界的广泛关注。

王春儒表示,2008年以前,国际富勒烯市场主要由日本、美国、欧盟国家和俄罗斯控制,中国的占有率基本为零。到2009年,随着煤燃烧富勒烯合成项目的建成,我国吨量级富勒烯的生产成本已处于较低水平。他肯定地说:“国内产业界的发展目标是在最近几年占据全球市场35%的份额,届时中国有望成为国际市场的领军者。”

降低成本力争商品化

王春儒介绍:“富勒烯已在电子器件、功能塑料、电塑料制品广泛用于各领域、各方面解质和医药等方面得到实际应用,不久之后还将诞生非金属电缆、非金属电路板等富勒烯产品。然而,这些应用均未达到商品化程度,在其商业化应用之前尚需解决许多问题。”

不稳定性是所有富勒烯应用领域中的共性问题。不过科学家们研究发现,当有金属原子参与或对碳笼表面进行修饰后,不稳定的富勒烯也能稳定下来,由此开辟了该领域研究的新方向。

最为关健的是,目前每克C60富勒烯的市场价格分别为美国20美元、日本20美元、德国30美元、韩国20美元、中国320元,C70的价格更是数倍于此。王春儒强调是实验机关键技术环节:“在生产成本没有大幅度降低之前,富勒烯不可能具备竞争力。”由此,开发使用低价原料、连续大规模地生产富勒烯的技术和装置,依然是全球研发重点。

注:本转载内容均注明出处,转载是出于传递更多信息之目的,并不意味着a. 电器系统存在短路;b.电器开关接触不良赞同其观点或证实其内容的真实性。

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