袁小亚

(重庆二维材料研究院有限公司)

纳米石墨烯材料是国家“十三五”发展规划、国家创新驱动发展战略纲要、中国制造2025等纲领性文件明确规定优先发展的新材料之一。本团队攻克了以廉价天然磷片石墨为原料采用机械球磨法制备少层石墨烯，已获国家授权发明专利一项（ZL 201310250399.4），解决了大规模应用原材料的制约问题。

一、多功能石墨烯水泥基材料

1.研发背景

水泥基建筑材料是现代经济社会大宗使用的一种建筑材料，广泛应用于桥梁、建筑、地下工程、国防等领域。水泥原材料行业本身是个高能耗、高污染的产业，是目前国家去产能的重点关注行业，水泥混凝土长期使用过程中因其自身各种缺陷在各种应用环境的多种因素的耦合下，易于发生腐蚀、开裂而导致结构损伤、性能下降，严重威胁人民群众生命财产安全。发展低碳绿色长寿命水泥混凝土建筑材料是目前世界范围内的一种共识。

石墨烯类材料是国务院《国家创新驱动发展战略纲要》《“十三五”国家科技创新规划》、国家发改委《关键材料升级换代工程实施方案》和工信部《建材工业发展规划（2016-2020年）》等纲领文件重点推广的新材料。将石墨烯类新材料与传统的水泥类建筑材料结合，为水泥行业升级转型和推动高附加值水泥基建筑材料提供一种可行的技术解决方案。

2.关键技术：突破水泥水化高钙高碱性环境中纳米石墨烯片层稳定分散的关键技术

针对石墨烯和氧化石墨烯（GO）在富钙高碱性水泥浆体极易聚沉、影响新拌混凝土流动能力等难题以及要想发挥石墨烯对水泥基材料的增强与功能化作用，团队近十年对GO在水相、水泥孔隙液等体系介质中稳定分散技术做了大量深入研究，先后开发了减水剂分散技术、小分子助分散技术、天然高分子助分散技术、原位光还原分散技术、缓释钙离子技术、石墨烯表面选择性羟基化等技术手段，对掺配石墨烯或GO的水泥力学性能、耐久性能、导电导热性能、电磁屏蔽等做了大量原创性研究，深入阐述石墨烯二维纳米材料增强增韧水泥基材料的微观耦合机制，对石墨烯水泥基建筑材料展现出的智能化特性有一定的原创性深度积累。石墨烯能在极低添加量下（<0.03%），大幅度提升水泥混凝土的力学性能（>40%）、抗盐碱腐蚀性能（>30%）、导电性能(>300%)、自感知能力（力敏系数绝对值>4%），极大赋予了传统混凝土的若干功能特性和提升传统水泥基材料的附加值（延长服役周期、减低维护频率、抗电磁屏蔽、抗静电等），建立了若干示范化实体工程，有望助力水泥、建材等行业的升级改造和赋予发展新动能。

本方向主持重庆市基础科学与前沿技术研究重点项目1项、一般项目1项、企业横向课题1项；发表高水平研究论文20余篇，其中SCI/EI收录论文10多篇（含SCI一区论文1篇）、中文核心期刊论文18篇、授权和申请国家发明专利5项（授权号：ZL 201711079124.3，申请号：202110700098 .1、202011609988.3、202011445076.7、202010614203.5、202010224248.1）。

3.产品特性

极低掺量(<0.1%)的氧化型或非氧化型石墨烯单掺或复配水泥砂浆或混凝土：抗压强度、抗折强度、抗盐耐腐蚀性能、导电导热/融雪化冰以及智能自感知性能显著提高——调配掺配石墨烯含量或基团含量得到性能各异的水泥基材料（多功能石墨烯水泥基材料）。

4.应用前景

道路、桥梁、港口码头、房屋建筑、建筑材料等基础行业，助推水泥及混凝土行业升级，实现体现国家意志力的“石墨烯+”战略，应用前景巨大。

二、节能环保型油溶性石墨烯润滑油

1.核心关键技术

取得2项国家授权发明专利，研发的油溶性石墨烯技术解决了石墨烯在基础油中长期稳定分散等卡脖子问题。

2.产品特性

研发的油溶性石墨烯润滑油具有以下4个方面的特性：

①　减摩抗磨性能优越，阻力大幅减小，升功率见效快，可节省燃油12%~20%，大幅减少CO₂排放；

②　发动机摩擦性能好，燃油经济好，汽车尾气排放物（NOx、颗粒物等）含量降低值可达30%，可从源头上控制机动车尾气的排放；

③　本产品抗氧化性强，润滑衰减性小，极大地延长维护保养周期，降低维护成本，减少润滑油消耗和废油处理负荷；

④　稳定性强，降噪效果明显，粘度系数随温度的变化相对较小，高温下不易蒸发，减少润滑油蒸汽进入气缸燃烧产生的排放。