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黑龙江,鸡西。
这里是中国“石墨之都”。满山遍野都是黑乎乎的石头。
林远和顾盼裹着军大衣,踩着积雪,深一脚浅一脚地走进了一个废弃的仓库。
仓库里没暖气,冷得像冰窖。
一个头发花白、胡子拉碴的老头,正坐在一张破桌子前。他手里拿着一卷透明胶带,正在那一遍又一遍地粘石头,然后撕开。
“嘶啦”
“嘶啦”
声音单调而刺耳。
他叫刘峰。曾经的大学教授,现在的“石墨烯疯子”。
“刘教授,”林远走过去,“别撕了。我来买你的技术。”
刘峰头都没抬,继续撕胶带。
“不卖。”
“我出高价。”
“不卖。”刘峰把撕下来的胶带对着灯光看了看,胶带上有一层淡淡的、几乎看不见的黑影。
“你们这帮商人,懂个屁。”
“你们只想骗补贴,只想搞噱头。”
“只有我,是在造真正的单层石墨烯。”
“你看这层膜,”刘峰指着胶带,“只有一个原子那么厚。它是透明的,它是完美的。只有这样的东西,才能做超级电容,才能做太空电梯!”
“但是,”林远叹了口气,“刘教授,您这一天能撕多少?”
“指甲盖那么大。”
“我需要多少?”林远比划了一下,“我要给一亿台手机换电池。我需要几千吨。”
“您就算撕到地球爆炸,也撕不完啊。”
刘峰终于停下了手里的活。
“量产?哼。”他冷笑一声。
“量产的方法有啊。氧化还原法。”
“把石墨扔进强酸硫酸、硝酸里煮,再加高锰酸钾氧化,把它烧开。然后再用还原剂把它变回来。”
“现在的工厂都这么干。造出来的东西黑乎乎的,一吨只要几万块。”
“但是,”刘峰把那卷胶带摔在桌子上。
“那根本不是石墨烯!”
“那是有缺陷的氧化石墨烯碎片!”
“就像你把一本书扔进火里烧了一半,又拿水泡烂了。那纸还能看吗?还能用吗?”
“那种垃圾,导电性差,结构破碎。做做发热地板还行,做超级电容?充两次电就炸了!”
林远点了点头。
刘峰说得对。市面上的便宜货,都是“假”石墨烯。
“所以,我们要找一条新路。”
“既要像胶带撕的一样完整。”
“又要像煮的一样快。”
“刘教授,您研究了一辈子,真的没有别的办法了吗?”
刘峰沉默了。他从桌子底下掏出一瓶二锅头,灌了一口。
“有。”
“但是……太难了。”
“什么办法?”
“插层剥离。”
刘峰拿出一本厚厚的旧书。
“石墨就像这本书。页与页之间,虽然没有胶水,但是贴得很紧范德华力。”
“要想把页分开,还不能撕坏纸。”
“我们可以在页与页之间塞东西。”
刘峰把手指插进书页里。
“我们把一些极小的分子插层剂,硬塞进石墨的层与层之间。”
“把层距撑大。”
“然后……”
刘峰眼中闪过一丝疯狂。
“然后加热!”
“让塞进去的那些分子,受热膨胀,气化!”
“就像爆米花一样!”
“砰的一声!”
“气体膨胀的力量,会把书页瞬间炸开!”
“这样炸出来的石墨烯,没有经过强酸腐蚀,结构是完整的!而且效率极高!”
“这叫膨胀石墨。”
林远眼睛亮了。
“这方案好啊!为什么不做?”
“因为炸不碎。”
刘峰叹气。
“爆米花炸开了,是蓬松的一大团。但是,它并没有变成一片片独立的玉米皮。”
“石墨也一样。炸开了,变成了蠕虫一样的长条,虽然松了,但页与页之间还是连着的。”
“并没有变成我们要的单层薄片。”
“要想变成单层,还得剥。”
“怎么剥?”
“用超声波震?震碎了。用搅拌机打?打烂了。”
“这就卡住了。”
刘峰指着墙角的一堆黑灰。
“那是失败品。炸是炸开了,但还是一坨一坨的。做不了电池。”
林远看着那堆黑灰。
道理通了,就差最后一步:怎么把炸松了的书,变成散落的纸?
不能硬撕,不能硬磨。
需要一种“温柔的暴力”。
“刘教授,您刚才说,胶带为什么能撕开?”
“因为胶带是粘下来的。力是垂直于纸面的。”
“那我们能不能用水来撕?”
“水?”
“对。”林远脑洞大开。
“我们把那些炸松了的石墨蠕虫,扔进水里。”
“但是,不是普通的水。”
“是高速流动的水。”
林远在满是灰尘的地上画图。
“我们造一个特殊的管子。”
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“管子中间细,两头粗文丘里管。”
“让水流带着石墨,高速冲过这个细腰。”
“这时候,水流速度极快,压力骤降。”
“水里会产生无数个微小的气泡。”
“这叫空化效应cavitation。”
“当这些气泡炸裂的时候,会产生极强的冲击波!”
“但这冲击波是微观的,它只作用在层与层之间。”
“它会像无数双小手,把松动的石墨层推开!”
“这就叫水力剪切!”
刘峰愣住了。
他是搞材料的,不懂流体力学。
“水……能有这么大劲儿?”
“有。”林远肯定地说,“高压水枪连钢板都能切穿。只要控制好力度,它就是最好的剥离刀。”
说干就干。
林远把江钢的工程师调来了几个,现场改装设备。
第一步:炸爆米花。
找来一个高压反应釜。
把石墨粉和插层剂一种特殊的铵盐倒进去。
加热,加压。
“压力:10兆帕。”
“温度:200度。”
“泄压!”
“嘭!”
一声闷响。
打开盖子。原本的一小撮黑粉,膨胀成了满满一锅像毛毛虫一样的黑色絮状物。
这就是膨胀石墨。
第二步:水力剥离。
这是关键。
林远让人焊了一个复杂的循环管道系统,中间装了一个特制的“高剪切均质机”。
把“毛毛虫”倒进水里,变成黑色的浆料。
“启动泵!”
电机轰鸣。
黑色的浆料在管道里疯狂循环,经过那个狭窄的喷嘴时,速度达到了音速。
无数微小的气泡在石墨层间炸裂。
一小时。
两小时。
浆料变得越来越黑,越来越亮,泛着丝绸般的光泽。
“取样!”
刘峰颤抖着手,用滴管吸了一滴,涂在载玻片上。
放到电子显微镜下。
屏幕上。
不再是厚厚的黑块。
而是一层层薄如蝉翼的纱。
透明,褶皱,完整。
“片径……10微米!”
“结构……无缺陷!”
刘峰手里的滴管掉在了地上。
“成了……”
“真的成了……”
“这就是我要的完美石墨烯!”
“而且,”林远补充道,“这是物理法。”
“没有强酸,没有重金属,没有污染。”
“只要有石墨,有水,有电。”
“我们就能无限量产!”
技术通了。
鸡西的废弃仓库,变成了最先进的材料工厂。
一车车廉价的石墨矿石拉进去。
一桶桶价值连城的石墨烯浆料运出来。
成本?
只有化学法的十分之一。
“有了这个,”林远看着那桶黑色的浆料。
“我们就能造超级电容电池了。”
“把这些石墨烯,涂在铝箔上。”
“因为它是单层的,表面积极大一克石墨烯铺开有一个足球场那么大。”
“它能吸附海量的电荷!”
“充电5分钟。”
“续航一整天。”
“寿命50万次用几十年都不坏!”
“这才是真正的电池革命。”
顾盼兴奋地算账:“老板,这玩意儿要是装在手机里,咱们的分布式存储就能24小时跑了!用户再也不用担心费电了!”
“不仅是手机。”
林远看向窗外,那里停着一辆电动车。
“如果装在汽车上……”
“充电像加油一样快。”
“那时候,燃油车就真的该进博物馆了。”
然而,就在林远准备大干一场的时候。
一个新的问题出现了。
石墨烯浆料造出来了,但是涂不上去。
“老板,”负责电池工艺的工程师跑来汇报,“这石墨烯太滑了。”
“它跟铝箔集流体不亲近。”
“涂上去以后,一干,就掉粉。”
“就像在玻璃上刷墙漆,挂不住。”
“如果不解决粘结的问题,电池做出来也是废品。”
林远皱眉。
又是“胶水”的问题。
之前的海丝胶鱼胶是绝缘的,不能用在电池里。电池里需要导电。
“我们需要一种导电的胶水。”
“而且要耐腐蚀电解液环境。”
“还要极薄。”
这世上有这种东西吗?
林远想了想。
“有。”
“碳纳米管t。”
“那是一种比石墨烯还细的管子。”
“如果把石墨烯比作砖头。”
“碳纳米管就是钢筋。”
“我们需要把它们编织在一起。”
“这就需要去纺织厂。不是织布,是织微观的网。”