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(fā)出一種流動性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性優(yōu)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(lǐng)域應(yīng)用收益匪淺。東麗將繼續(xù)推動這一突破的研發(fā)，并加速其商業(yè)化進(jìn)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(jìn)的功能材料易于均勻排列，從而有助于其優(yōu)異的導(dǎo)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(jié)構(gòu)結(jié)合。多層片材也稱為石墨烯，目前東麗公司開發(fā)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(jīng)開發(fā)出了用廉價的石墨材料制造非常薄、高質(zhì)量的石墨烯的技術(shù)。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(yīng)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(yōu)勢。
基于上述背景，東麗公司開發(fā)了一種分散技術(shù)，該技術(shù)通過添加一種獨(dú)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(chǎn)生的聚集，其優(yōu)異的結(jié)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(yōu)異的導(dǎo)電性和其他優(yōu)點(diǎn)。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(yīng)用是作為鋰離子電池的導(dǎo)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(dǎo)電性。
通過利用上述方法，可以降低鋰離子電池在反復(fù)充電和放電過程中因?qū)щ娐窂酵嘶鴮?dǎo)致的容量損失，從而進(jìn)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(dǎo)電劑，經(jīng)過東麗公司測試對比，結(jié)果顯示基于該新型分散體系的電池壽命比傳統(tǒng)使用碳納米管為導(dǎo)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(tǒng)，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(dǎo)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(yīng)用領(lǐng)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(dǎo)致生銹，從而提高耐用性。
長期以來，日本東麗使命是提供創(chuàng)新技術(shù)和先進(jìn)材料，為世界在平衡發(fā)展與可持續(xù)性方面面臨的挑戰(zhàn)提供真正的解決方案。未來東麗公司將繼續(xù)致力于開發(fā)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(chuàng)新理念、技術(shù)和產(chǎn)品，并提供新的價值。
——轉(zhuǎn)自碳纖維及其復(fù)合材料技術(shù)