这是一条极为简单的生产线,生产步骤只有三个片段,第一步是原材料碾碎,研磨的步骤;第二步是一个连续的反应槽,也是生产出石墨烯材料的具体过程,总共可以分为三个反应步骤,期间用到了一种绿色的微生物;最后则是石墨烯材料切割台,按照生产需求,切割不同规格的石墨烯材料。
第一步研磨,是将运过来的碳单质,目前是以煤炭为主,经过巨大的研磨机,研磨成十分细小的粉末状颗粒,每一颗的直径都在0.1毫米左右,越细越好。第二步的反应过程,也是生产过程,又分为三个步骤。
第二步的第一个步骤,是在一个透明玻璃材质的反应槽里进行的,里面是一些绿色的,看起来活力十足的微生物,黑色的碳单质进入反应槽之后,瞬间被绿色的微生物吞噬,吞噬了原材料之后,绿色的微生物变成了银白色的沉淀,随着流水线进入下一个反应槽;
第二个反应槽里,是看去纯度更高的同样的微生物,银白色的沉淀继续被纯绿色的微生物吞噬,而后变成了黑色胶质物,接着进入最后一个反应槽;
最后一个反应槽又分成两个部分,是一个分离反应装置,面一层盛放着银白色的特殊溶液,黑色胶质物进入面一层厚,迅速发生剧烈反应,一部分编程淡黑色半透明液体,进入下一层,另一部分则是变成了绿色的微生物,随着一条管道,通向了第一个反应槽,进行二次反应。
从最后一个反应槽出来的淡黑色半透明液体,经过一个冷却装置之后,铺满了一个平面容器中,逐渐凝固,成了一种几乎透明的薄膜,就是成品的石墨烯了,最后的成品是在密封的有色玻璃管道内,通过有色玻璃,可以清楚的看到透明的石墨烯薄膜。
最后的步骤,就是石墨烯的切割了,根据不同的规格,有根据平面容器摆放的特殊切割刀,是一种专门用来切割石墨烯的特殊刀片,至少吴爱国等人并没有见过。这就是整个石墨烯材料的生产流程了。
张晔带着众人走在流水线一侧,不时有培训好的操作工在操作着仪器,谨遵石墨烯厂厂长刘辉的指令,对一切视若无睹,牢牢坚守在自己的岗位。
“这是石墨烯的物理制备方法,而石墨烯的化学制备方法虽然也可以制备石墨烯,但是对原材料的限制太高,而且效率太低,生产出来的石墨烯和物理机械剥离法生产出来的产品是同种类型的。我根据石墨烯不同的特性,将石墨烯材质分为五个级别。
分别是子,丑,寅,卯,辰五个级别,其中子级石墨烯是最初级的石墨烯材质,各种性能最差,而且不能再石墨烯表面再做蚀刻,也不能作为石墨烯超能锂电池的电极材料。想要作为可以聚合的电极材料,石墨烯的等级必须在寅级以。
而这个级别的石墨烯,以现在的生产工艺是无法生产出来的,想要生产寅级的石墨烯,需要用生物催化的方式进行生产,纯度才足够,纯度越大,石墨烯材料的强度,韧度,硬度都会符合寅级的要求标准。通过一次实验,我发现了一种对碳元素十分敏感的生物催化酶。
虽然是一种酶,但也可以说是一种微生物,它们可以吞噬和转化粉末状的碳元素单质,第一个反应槽内的生物催化酶纯度不高,但是可以分解吸收较大颗粒的碳粉,防止第一步研磨过程不彻底,反应不充分;”说着,众人走到了第二步第一个反应槽,张晔指着反应槽介绍道。
吴爱国此时也有些看蒙了,更不要说吴爱国的学生们了。
张晔带着众人继续向第二步的第二个反应槽走去,同时介绍道:“这第二个反应槽才算是真正的反应槽,里面生物催化酶的纯度够,数量也够。可以将初步反应过后的沉淀物进行深度反应,生产出液态的石墨烯溶液,最后再做处理!”张晔详细的介绍了整个工艺生产流程。
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