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石墨烯塗料虛實初探:是行業變革,或者仍玩概念?

第四屆中國國際新材料產業博覽會和第二十七屆哈爾濱國際經濟貿易洽談會上, 許多參展商帶來了石墨產品

如果沒有意外,

號稱“全球首款石墨烯塗料”在這個5月即可在江蘇如東洋口港進入投產階段。

這一資訊來自當地媒體的報導。 2017年2月17日, 《如東日報》在頭版頭條位置報導指出, 江蘇道蓬科技有限公司, 將多款聲稱進口的用於室內外裝修的石墨烯塗料在市場上鋪開銷售, “據說是全球首例實現工業化量產的石墨烯塗料。 ”

“全球首款石墨烯塗料”的締造者到底是誰?一時間, 答案並不唯一。

考慮到石墨烯所具有的強大性能——目前最輕、最薄、強度最高、導電性和導熱性最好的納米級新材料——這些冠以“石墨烯”之名的塗料產品的問世, 本應該至少在塗料行業內引起轟動;然而現實情況卻略顯尷尬, 行業內少有人為這些號稱“石墨烯塗料”的產品歡呼——一些有關石墨烯塗料的報導,

要麼出自企業之手, 要麼出於地方經濟建設宣傳的需要。

原因何在?

近幾年, 石墨烯新材料的開發熱潮在全球範圍內掀起, 中國也不例外, 甚至走在世界前端。 在催生“石墨烯”概念的同時, 必須承認也大大推動了石墨烯產業化的發展。 然而鑒於石墨烯技術的不成熟以及產品開發的高難度, 科技界更傾向於認為, 石墨烯產業化將是一個漫長的探索過程——“前途是光明的、道路是曲折的”。

在這種背景下, 在短短幾年的時間裡便告問世的所謂“石墨烯塗料”, 其含金量受到懷疑並不意外。 甚至有石墨烯從業者指出, 目前石墨烯技術在塗料上的應用研究並未達到商業化要求, 此時市場上紮堆出現所謂的“石墨烯塗料”,

難免有概念行銷之嫌。

當然, 我們在懷疑的同時也應該承認與關注各種企業或科研機構的努力, 並給予真正能夠給塗料行業帶來顛覆的石墨烯塗料的到來更多的耐心!

石墨烯塗料熱潮

所謂的“石墨烯塗料”, 其核心在於應用了石墨烯這種新材料。 那麼, 石墨烯是何方神聖?

石墨烯又叫“黑金”, 是一種只有一個原子厚的二維碳膜。 2004年, 英國曼徹斯特大學教授安德列·海姆、浙江寧波、山東、江西和海西企業目前最大的煩惱是:一方面下游應用市場尚未能夠順暢打開;另一方面, 全國不少地區已經在瘋炒‘石墨烯’概念。 ”

“在常州, 石墨烯實現了在可穿戴電子設備觸控屏、發熱散熱產品、重防腐塗料、壓力感測器件、油水分離等領域的應用。

2015年, 常州實現石墨烯產值12億元, 今年、石墨烯“概念”(運用了石墨烯材料)和產品開發的“艱辛”過程(取得“重大突破”)等表面問題上, 營造出產品先進的假像, 而對於石墨烯材料應用領域仍存的技術難點與缺陷隻字不提。

反倒是處在石墨烯產業上游的材料研發企業更能夠直面現實。 二維碳素總裁金虎就坦言, 他們不會去說產能多高, 指標更先進, 現在要看的是哪個產品能更好地融入市場。 而在新三板掛牌的第六元素, 更是在其2016年年報中承認, 目前石墨烯產業尚處於初級階段, 在產業化發展過程中面臨著產業應用技術缺乏引導、市場需求尚未全面打開等諸多亟需解決的問題。

近幾年,

儘管營收實現了高速增長, 但以第六元素為代表的石墨烯企業離實現盈利依然遙遙無期——此類公司的營收目前嚴重依賴財政資金補貼。 而處於石墨烯產業下游的石墨烯塗料企業, 其營收情況未見公開, 但就一定能好於上游企業嗎?

質疑與難題

對比之下, 當前石墨烯塗料產品會招致非議乃至質疑, 也在情理之中。

志陽科技股份公司創辦人兼董事長宮非同時是一名知乎“大V”。 最新的報導統計, 三年來, 宮非在知乎上陸續回答了559個問題, 發佈了175篇文章, 絕大多數都跟石墨烯有關。

宮非除了分享自己在石墨烯領域的研究成果, 甚至直接點名挑戰其他吹上天但名不副實的石墨烯概念產品, 戳破一個個包裹在石墨烯身上的炒作出來的泡泡, 讓他看起來更像是石墨烯產業的一名“科普鬥士”。

對於石墨烯塗料,宮非也有著自己的觀點。2016年2月,宮非在知乎發表《石墨烯距離材料商品化的時間還有多久?——塗料篇》一文,探討石墨烯在塗料中的應用話題。

但這一文章首先用了大篇幅,探討的是解決塗料“黏著性”的問題,“畢竟,即便石墨烯物性佳及成本低,(塗料)如果還沒達到耐用期限就損壞了,這可是有損石墨烯的英名呢!”最後,宮非分析了兩款石墨烯塗料(“耐腐蝕塗料”及“抗遮罩塗料”)的開發思維,但他並沒有對題設疑問做出直接回答。

格芬塗料西班牙總部董事長安東尼奧視察濟南格芬

在2016年3月發表的一篇文章中,宮非再次談到“石墨烯環保塗料”,並將矛頭直指當時剛剛在市場冒頭的濟南墨希的格芬環保塗料(當時濟南格芬尚未成立)。

對於濟南墨希所宣傳的其產品“將石墨烯碳納米材料按照特定的配比和工藝加入到塗料中,使得普通的礦物塗料在粉刷到牆面後,在塗層中形成一層石墨烯網狀骨架,由於石墨烯獨特的網狀結構和高強韌度,塗料最終就被牢牢鎖定在牆面上……自然就避免了甲醛對人體的危害”的說法,宮非斥之為“簡直是一派胡言”。

宮非指出,這裡出現兩個錯誤。第一,塗料牢牢鎖定在牆面上與石墨烯毫無關聯。“石墨烯與基材根本不黏附,靠的是高分子與基材的介面結合力。”第二,塗料有無甲醛並不能歸功於使用了石墨烯。

“至於他們稱成膜性跟石墨烯有關,這又是一次欺瞞消費者的行為,懂塗料的人都知道成膜性來自‘成膜助劑’。成膜助劑像非離子介面活性劑、二碳酸-二異丁酯及丙二醇酯為主的 C-19 脂肪酸都可以做到‘零VOC’,所以不要再把石墨烯捧上天了。”

宮非認為濟南墨希可能“故意漏掉”一類最重要的材料——高分子。他指出像內牆塗料多半使用聚乙烯醇,而外牆多半再加入丙烯酸酯,至於“碳酸鹽”在合成過程中被控制形成片狀結構,這些扁平的薄片形成一個屏障,增加了潮氣到底材須穿行的路徑。“其實,石墨烯就是要取代這個功能,因為石墨烯的阻絕性極佳,但要用對適當的滲濾閾值。”

這是宮非在其系列文章中罕見地點名批駁某家石墨烯塗料企業。“石墨烯不同組合只是選項,不合常理的說法只為了賺取短期利益,把中國人當作傻瓜是不行的。”目前未見其對其他石墨烯塗料企業有過類似點評。

宮非表示,如果真的要說石墨烯在塗料中的用途,精確點說應該是“氧化石墨烯”。他指出,塗料黏結強度的大小不僅與基材的表面狀態、表面物質組成及材料本身的緻密性有關,還與塗層中成膜物的收縮應力、表面張力、結晶性與極性官能團的體積大小等因素有關。而氧化石墨烯不僅具備親水性,透過氫鍵與高分子結合能增加塗料的耐用度;加上阻絕性極佳,很適合作為塗料用途。

雖然說起來很簡單,但實踐起來卻並不容易。宮非始終呼籲不要把石墨烯捧上天。他用親身實踐指出,石墨烯在塗料中是要配合主要材料來搭配的,“否則石墨烯怎麼可能一個人身兼數職呀。”

尾聲:反思與警惕

石墨烯塗料或者是石墨烯產業化的命運究竟走向何方?

樂觀者固然有之。比如《我國石墨烯塗料的研發概括》一文在結語中表示,石墨烯在導電塗料、防腐塗料、阻燃塗料等塗料體系中均可以大幅提高塗層的綜合性能,如降低塗層厚度,增強對基材附著力,提升耐磨性,並具有綠色環保性。“它必將推動塗料行業的新一輪產業轉型升級,國家對石墨烯產業的支持政策持續而有力,相信石墨烯塗料行業的發展前景將會一片光明。”

理性者亦有之。科學人科普作者魏郎爾在2014年6月發表於果殼網的文章《石墨烯的時代,還沒有到來》中引述康斯坦丁·諾沃肖洛夫的話指出,目前石墨烯的應用還是受限於材料生產,所以那些使用最低級最廉價石墨烯的產品(譬如氧化石墨烯納米顆粒)會最先面世,這可能只需幾年;但是那些依賴于高純度石墨烯的產品可能還要數十年才能開發出來。

位於常州的江南石墨烯研究所

對於石墨烯能否取代現有的產品線,諾沃肖洛夫依然心存疑慮。但除此之外,魏郎爾有另一個層面的擔憂:“另一方面,如果商業領域過度誇大其神奇之處,可能會導致石墨烯產業變成泡沫;一旦破裂,那麼也許技術和工業的進展也無法拯救它。”

“石墨烯的真正潛能只有在全新的應用領域裡才能充分展現,(也就是)那些設計時就充分考慮了這一材料特性的產品,而不是用來替代現有產品裡的其他材料。”

康斯坦丁·諾沃肖洛夫的這一番話,或許值得當下致力於石墨烯塗料研究乃至生產的人細細品味,並引起警惕。

(黎佰深 綜合報導)

讓他看起來更像是石墨烯產業的一名“科普鬥士”。

對於石墨烯塗料,宮非也有著自己的觀點。2016年2月,宮非在知乎發表《石墨烯距離材料商品化的時間還有多久?——塗料篇》一文,探討石墨烯在塗料中的應用話題。

但這一文章首先用了大篇幅,探討的是解決塗料“黏著性”的問題,“畢竟,即便石墨烯物性佳及成本低,(塗料)如果還沒達到耐用期限就損壞了,這可是有損石墨烯的英名呢!”最後,宮非分析了兩款石墨烯塗料(“耐腐蝕塗料”及“抗遮罩塗料”)的開發思維,但他並沒有對題設疑問做出直接回答。

格芬塗料西班牙總部董事長安東尼奧視察濟南格芬

在2016年3月發表的一篇文章中,宮非再次談到“石墨烯環保塗料”,並將矛頭直指當時剛剛在市場冒頭的濟南墨希的格芬環保塗料(當時濟南格芬尚未成立)。

對於濟南墨希所宣傳的其產品“將石墨烯碳納米材料按照特定的配比和工藝加入到塗料中,使得普通的礦物塗料在粉刷到牆面後,在塗層中形成一層石墨烯網狀骨架,由於石墨烯獨特的網狀結構和高強韌度,塗料最終就被牢牢鎖定在牆面上……自然就避免了甲醛對人體的危害”的說法,宮非斥之為“簡直是一派胡言”。

宮非指出,這裡出現兩個錯誤。第一,塗料牢牢鎖定在牆面上與石墨烯毫無關聯。“石墨烯與基材根本不黏附,靠的是高分子與基材的介面結合力。”第二,塗料有無甲醛並不能歸功於使用了石墨烯。

“至於他們稱成膜性跟石墨烯有關,這又是一次欺瞞消費者的行為,懂塗料的人都知道成膜性來自‘成膜助劑’。成膜助劑像非離子介面活性劑、二碳酸-二異丁酯及丙二醇酯為主的 C-19 脂肪酸都可以做到‘零VOC’,所以不要再把石墨烯捧上天了。”

宮非認為濟南墨希可能“故意漏掉”一類最重要的材料——高分子。他指出像內牆塗料多半使用聚乙烯醇,而外牆多半再加入丙烯酸酯,至於“碳酸鹽”在合成過程中被控制形成片狀結構,這些扁平的薄片形成一個屏障,增加了潮氣到底材須穿行的路徑。“其實,石墨烯就是要取代這個功能,因為石墨烯的阻絕性極佳,但要用對適當的滲濾閾值。”

這是宮非在其系列文章中罕見地點名批駁某家石墨烯塗料企業。“石墨烯不同組合只是選項,不合常理的說法只為了賺取短期利益,把中國人當作傻瓜是不行的。”目前未見其對其他石墨烯塗料企業有過類似點評。

宮非表示,如果真的要說石墨烯在塗料中的用途,精確點說應該是“氧化石墨烯”。他指出,塗料黏結強度的大小不僅與基材的表面狀態、表面物質組成及材料本身的緻密性有關,還與塗層中成膜物的收縮應力、表面張力、結晶性與極性官能團的體積大小等因素有關。而氧化石墨烯不僅具備親水性,透過氫鍵與高分子結合能增加塗料的耐用度;加上阻絕性極佳,很適合作為塗料用途。

雖然說起來很簡單,但實踐起來卻並不容易。宮非始終呼籲不要把石墨烯捧上天。他用親身實踐指出,石墨烯在塗料中是要配合主要材料來搭配的,“否則石墨烯怎麼可能一個人身兼數職呀。”

尾聲:反思與警惕

石墨烯塗料或者是石墨烯產業化的命運究竟走向何方?

樂觀者固然有之。比如《我國石墨烯塗料的研發概括》一文在結語中表示,石墨烯在導電塗料、防腐塗料、阻燃塗料等塗料體系中均可以大幅提高塗層的綜合性能,如降低塗層厚度,增強對基材附著力,提升耐磨性,並具有綠色環保性。“它必將推動塗料行業的新一輪產業轉型升級,國家對石墨烯產業的支持政策持續而有力,相信石墨烯塗料行業的發展前景將會一片光明。”

理性者亦有之。科學人科普作者魏郎爾在2014年6月發表於果殼網的文章《石墨烯的時代,還沒有到來》中引述康斯坦丁·諾沃肖洛夫的話指出,目前石墨烯的應用還是受限於材料生產,所以那些使用最低級最廉價石墨烯的產品(譬如氧化石墨烯納米顆粒)會最先面世,這可能只需幾年;但是那些依賴于高純度石墨烯的產品可能還要數十年才能開發出來。

位於常州的江南石墨烯研究所

對於石墨烯能否取代現有的產品線,諾沃肖洛夫依然心存疑慮。但除此之外,魏郎爾有另一個層面的擔憂:“另一方面,如果商業領域過度誇大其神奇之處,可能會導致石墨烯產業變成泡沫;一旦破裂,那麼也許技術和工業的進展也無法拯救它。”

“石墨烯的真正潛能只有在全新的應用領域裡才能充分展現,(也就是)那些設計時就充分考慮了這一材料特性的產品,而不是用來替代現有產品裡的其他材料。”

康斯坦丁·諾沃肖洛夫的這一番話,或許值得當下致力於石墨烯塗料研究乃至生產的人細細品味,並引起警惕。

(黎佰深 綜合報導)

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