武昌理工學(xué)生團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)低溫可控插層工藝 助力產(chǎn)業(yè)綠色升級(jí)

近日，一支由武昌理工學(xué)院大學(xué)生組成的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)?wèi){借自主研發(fā)的“低溫可控插層法制備的高倍率膨化蠕蟲(chóng)石墨及其生產(chǎn)工藝”技術(shù)，在高性能石墨材料領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，相關(guān)技術(shù)已提交國(guó)家發(fā)明專利申請(qǐng)，目前處于受理階段。該技術(shù)有效破解了傳統(tǒng)石墨制備工藝高污染、高能耗、產(chǎn)量受限等行業(yè)痛點(diǎn)，為石墨產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型及高端化發(fā)展注入青春動(dòng)能，契合國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略及新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展導(dǎo)向。

據(jù)悉，該團(tuán)隊(duì)成員來(lái)自多所高校，涵蓋材料科學(xué)、市場(chǎng)營(yíng)銷、環(huán)境檢測(cè)等多個(gè)專業(yè)，團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人自幼扎根石墨產(chǎn)業(yè)集中區(qū)，深刻了解行業(yè)發(fā)展困境。基于對(duì)石墨材料應(yīng)用前景的敏銳洞察，以及對(duì)傳統(tǒng)工藝弊端的深刻認(rèn)知，團(tuán)隊(duì)聚焦可膨脹蠕蟲(chóng)石墨（EVG）制備核心技術(shù)，聯(lián)合高校科研力量及行業(yè)企業(yè)，開(kāi)展了長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的技術(shù)研發(fā)與中試實(shí)踐。

當(dāng)前，全球高端EVG市場(chǎng)被美日企業(yè)壟斷，我國(guó)雖擁有豐富的石墨儲(chǔ)量，但高端產(chǎn)品進(jìn)口依存度高達(dá)85%，且傳統(tǒng)硫酸插層法制備工藝存在諸多弊端——噸產(chǎn)品產(chǎn)生12立方米酸性廢水，能耗高達(dá)3.2噸標(biāo)煤/噸，原材料利用率僅30%-50%，既不符合綠色發(fā)展要求，也制約了產(chǎn)業(yè)升級(jí)。針對(duì)這一現(xiàn)狀，該大學(xué)生團(tuán)隊(duì)立足自主創(chuàng)新，研發(fā)出低溫可控插層制備工藝，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上的多重突破。

據(jù)團(tuán)隊(duì)研發(fā)負(fù)責(zé)人介紹，該核心技術(shù)以優(yōu)質(zhì)天然鱗片石墨為原料，優(yōu)化插層劑配方，采用微波輔助插層技術(shù)，將傳統(tǒng)插層時(shí)間從2-4小時(shí)縮短至15-30分鐘，能耗降低50%以上；同時(shí)采用綠色插層劑替代部分強(qiáng)酸，配合閉環(huán)回收系統(tǒng)，酸液循環(huán)利用率達(dá)85%，廢水排放量減少60%，徹底改變了傳統(tǒng)工藝高污染的現(xiàn)狀。通過(guò)精準(zhǔn)控制反應(yīng)溫度、時(shí)間及插層劑濃度，產(chǎn)品膨脹倍率穩(wěn)定在200-300倍，固定碳純度可達(dá)99.9%以上，完全符合工信部《石墨行業(yè)規(guī)范條件（2020修訂版）》要求。

該技術(shù)生產(chǎn)的高倍率膨化蠕蟲(chóng)石墨，兼具優(yōu)異的隔熱阻燃、導(dǎo)電導(dǎo)熱、柔韌可加工等性能，可廣泛應(yīng)用于新能源汽車、電子散熱、建筑防火、儲(chǔ)能等多個(gè)高端領(lǐng)域。其中，其定向?qū)嵯禂?shù)可突破1800 W/m·K，熱膨脹系數(shù)可調(diào)控至0.5×10-?/K，與硅芯片匹配度達(dá)98%，能有效解決3D封裝熱管理難題；在環(huán)保領(lǐng)域，產(chǎn)品比表面積可達(dá)100-300 m2/g，可用于油污吸附、廢水處理，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用。

為推動(dòng)技術(shù)落地，團(tuán)隊(duì)已與青島金濤石墨有限公司達(dá)成深度合作，簽訂委托代加工及技術(shù)開(kāi)發(fā)協(xié)議，搭建中試生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)小批量量產(chǎn)。目前，產(chǎn)品已通過(guò)初步性能檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平，正逐步對(duì)接下游企業(yè)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)依托“產(chǎn)學(xué)研用”一體化平臺(tái)，持續(xù)優(yōu)化工藝參數(shù)，提升產(chǎn)品性能，拓展應(yīng)用場(chǎng)景。

“我們的團(tuán)隊(duì)雖以大學(xué)生為主體，但始終立足產(chǎn)業(yè)實(shí)際，聚焦技術(shù)創(chuàng)新，致力于用專業(yè)力量破解行業(yè)痛點(diǎn)。”團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人孫李勝表示，此次提交專利申請(qǐng)的“低溫可控插層法制備的高倍率膨化蠕蟲(chóng)石墨及其生產(chǎn)工藝”，核心在于實(shí)現(xiàn)了“低成本、綠色化、高純度”的三重突破，不僅能降低企業(yè)生產(chǎn)成本，還能助力石墨產(chǎn)業(yè)擺脫高端技術(shù)依賴，推動(dòng)我國(guó)從石墨資源大國(guó)向產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)型。

據(jù)了解，該項(xiàng)目已獲得相關(guān)政策及資金支持。團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)深耕石墨材料研發(fā)，加快專利轉(zhuǎn)化進(jìn)程，完善規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)，拓展高端應(yīng)用市場(chǎng)，同時(shí)積極踐行綠色發(fā)展理念，推動(dòng)工藝持續(xù)升級(jí)，為我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)大學(xué)生力量。