近日,一支由武昌理工學院大學生組成的創業團隊憑借自主研發的“低溫可控插層法制備的高倍率膨化蠕蟲石墨及其生產工藝”技術,在高性能石墨材料領域取得突破性進展,相關技術已提交國家發明專利申請,目前處于受理階段。該技術有效破解了傳統石墨制備工藝高污染、高能耗、產量受限等行業痛點,為石墨產業綠色轉型及高端化發展注入青春動能,契合國家“雙碳”戰略及新材料產業發展導向。
據悉,該團隊成員來自多所高校,涵蓋材料科學、市場營銷、環境檢測等多個專業,團隊負責人自幼扎根石墨產業集中區,深刻了解行業發展困境。基于對石墨材料應用前景的敏銳洞察,以及對傳統工藝弊端的深刻認知,團隊聚焦可膨脹蠕蟲石墨(EVG)制備核心技術,聯合高校科研力量及行業企業,開展了長達數年的技術研發與中試實踐。
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當前,全球高端EVG市場被美日企業壟斷,我國雖擁有豐富的石墨儲量,但高端產品進口依存度高達85%,且傳統硫酸插層法制備工藝存在諸多弊端——噸產品產生12立方米酸性廢水,能耗高達3.2噸標煤/噸,原材料利用率僅30%-50%,既不符合綠色發展要求,也制約了產業升級。針對這一現狀,該大學生團隊立足自主創新,研發出低溫可控插層制備工藝,實現了技術上的多重突破。
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據團隊研發負責人介紹,該核心技術以優質天然鱗片石墨為原料,優化插層劑配方,采用微波輔助插層技術,將傳統插層時間從2-4小時縮短至15-30分鐘,能耗降低50%以上;同時采用綠色插層劑替代部分強酸,配合閉環回收系統,酸液循環利用率達85%,廢水排放量減少60%,徹底改變了傳統工藝高污染的現狀。通過精準控制反應溫度、時間及插層劑濃度,產品膨脹倍率穩定在200-300倍,固定碳純度可達99.9%以上,完全符合工信部《石墨行業規范條件(2020修訂版)》要求。
該技術生產的高倍率膨化蠕蟲石墨,兼具優異的隔熱阻燃、導電導熱、柔韌可加工等性能,可廣泛應用于新能源汽車、電子散熱、建筑防火、儲能等多個高端領域。其中,其定向導熱系數可突破1800 W/m·K,熱膨脹系數可調控至0.5×10-?/K,與硅芯片匹配度達98%,能有效解決3D封裝熱管理難題;在環保領域,產品比表面積可達100-300 m2/g,可用于油污吸附、廢水處理,實現資源循環利用。
為推動技術落地,團隊已與青島金濤石墨有限公司達成深度合作,簽訂委托代加工及技術開發協議,搭建中試生產線,實現小批量量產。目前,產品已通過初步性能檢測,各項指標均達到行業領先水平,正逐步對接下游企業,推動產業化應用。同時,團隊依托“產學研用”一體化平臺,持續優化工藝參數,提升產品性能,拓展應用場景。
“我們的團隊雖以大學生為主體,但始終立足產業實際,聚焦技術創新,致力于用專業力量破解行業痛點。”團隊負責人孫李勝表示,此次提交專利申請的“低溫可控插層法制備的高倍率膨化蠕蟲石墨及其生產工藝”,核心在于實現了“低成本、綠色化、高純度”的三重突破,不僅能降低企業生產成本,還能助力石墨產業擺脫高端技術依賴,推動我國從石墨資源大國向產業強國轉型。
據了解,該項目已獲得相關政策及資金支持。團隊將繼續深耕石墨材料研發,加快專利轉化進程,完善規模化生產技術,拓展高端應用市場,同時積極踐行綠色發展理念,推動工藝持續升級,為我國新材料產業高質量發展貢獻大學生力量。
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