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纳米材料领域的新突破

我校与南风化工集团率先实现碳纳米管产业化

“15kg/hr碳纳米管批量生产技术”通过教育部组织的专家鉴定

一条发自地球的管线,其强度可以往太空中运送物质,科学家们设想的这一画面如今已经又往前推进了一步。11月9日,具有强度可达钢的近百倍而重量仅为其七分之一的碳纳米管技术又有了新突破:由清华大学化工系教授、北京市绿色反应工程与工艺重点实验室主任、教育部特聘教授魏飞领导的课题组采用纳米聚团床反应器制备碳纳米管的新技术,与南风化工集团股份有限公司合作,成功地实现了15公斤/小时碳纳米管大批量生产,创目前国际多壁碳纳米管产业化制备能力的最新记录。以每年8000小时计算,碳纳米管制备能力达到120吨/年,而国际目前最高制备能力仅达到日产公斤量级。这项碳纳米技术领域的新技术于今天通过了教育部组织的专家鉴定。鉴定委员会一致认为,纳米聚团床反应器生产碳纳米管技术经工业示范规模试验,证明技术可靠,该技术居于国际领先水平,建议尽快组织碳纳米管的工业生产和应用研究,使该技术成果早日得以推广。

据悉,北京市绿色反应工程与工艺重点实验室在金涌院士、魏飞教授的带领下,在烃类裂解及流化床反应器工程化方面进行了20余年大量而深入的研究工作,目前已有30余台各类工业反应器采用该室技术。该研究室长期注重应用基础研究,立足于工程实际与过程开发,自1991年来进行了大量纳米材料制备反应器工程放大研究。近3年来在对纳米材料流态化研究中提出了纳米聚团流态化的概念,以此为支撑开发出纳米聚团床反应器技术,利用该新型反应器可以实现以多种烃类为原料进行碳纳米管大批量制备。该技术可在较低温度下实现纯度80%以上多种型貌碳纳米管低成本可控制备,其特点是连续化、能耗低、放大效应小,适合产业化推广。目前南风化工集团股份有限公司已与清华大学合作成立了清华-南风纳米粉体产业化工程中心,以共同推动这一技术的产业化。

 碳纳米管于1991年由日本电镜学家饭岛教授通过高分辨电镜发现,属碳材料家族中新成员,是由类似石墨的碳原子六边形网格所组成的管状物。一般为多层,直径为几纳米至几十纳米,具有极高的强度及不寻常的电、磁性能。它储气能力极强,多壁碳纳米管储氢量可在燃料电池汽车以及其它需要大量储能的装置上广泛应用。碳纳米管具有的比表面积适中、充放电能力强等物理及电学特性,可用于制造涉及汽车、机械、电子、军事等领域的超级电容器,可以与各种金属、非金属及高分子材料组成性能各异的高强度复合材料、电屏蔽材料及隐身材料。

碳纳米管作为一种新型材料被发现至今已近十年,但受碳纳米管价格和深入应用技术开发方面的制约尚未得到工业应用。目前国际市场90%纯度的碳纳米管报价为60美元/克,是黄金价格的5倍以上。而清华大学和南风集团研发的新工艺将这一报价降低到10美元/克甚至更低。魏飞说:"多壁碳纳米管日产百公斤的突破,将使纳米管应用变成现实,对未来科技发展和国防产生深远影响。" (新闻中心 刘冬梅)

2001年11月09日 08:40:11  清华新闻网

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