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石墨烯膜的技术又有新突破了
网友【了不起】 2025-05-16 19:23:00 分享在【时代发展的印记】版块    1    7

这项研究首次突破石墨烯膜规模化制备的技术瓶颈。传统石墨烯膜因面积受限(通常小于指甲盖大小)而难以实现工业应用,郝健团队通过优化化学气相沉积工艺,采用廉价铜箔作为基底,成功制备出50cm²大面积高质量石墨烯膜,突破了实验室研究阶段。

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研究团队创新性地开发了新型膜孔调控技术。通过精确控制反应参数,实现了0.33纳米(二氧化碳分子直径)与0.364纳米(氮气分子直径)的精准分离。相比传统高分子膜的渗透速度提升2个数量级,且具有优异的热稳定性(耐高温达500℃)和机械强度。

该技术突破解决了膜分离法在钢铁、水泥等高能耗行业的应用难题。相比传统胺类吸收法(需消耗大量能源且设备复杂),新型石墨烯膜分离技术可降低能耗达70%,设备占地面积缩小80%,特别适用于远洋运输等空间受限场景。

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研究团队历时4年完成技术攻关,先后实现从1cm²到50cm²膜面积的跨越。通过改进反应容器设计和膜转移工艺,成功解决了大规模制备中出现的颗粒污染和缺陷控制难题,使膜的气体分离性能达到工业应用标准。

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目前该技术已进入工程验证阶段。研究团队计划将膜材料送入工厂,通过真实烟气分离测试验证其碳捕集效率和长期稳定性。预计该技术可使工业碳捕集成本降低50%,为实现碳中和目标提供关键技术支撑。

该成果由瑞士洛桑联邦理工学院Kumar Varoon Agrawal教授团队与郝健博士合作完成,论文题为《可扩展合成具有二氧化碳选择性的多孔单层石墨烯膜》(Scalable synthesis of CO2-selective porous single-layer graphene membranes)。

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研究团队表示,下一步将重点解决膜材料的大规模连续制备问题,并探索其在氢能分离、空气净化等领域的拓展应用,推动石墨烯膜技术从实验室走向产业化。

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编译/综合自多条网络消息

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