重量为2克的石墨烯样品。
1克到500吨的突破
石墨片剥离出石墨烯微片，打败产业化拦路虎
今年3月初首次到广东与一家电池企业洽谈合作，孟英仅凭一桶180克的石墨烯微片样品，不费吹灰之力就敲开了合作的大门。看到这桶样品，广东方面负责人当时就“惊呆了”，没等孟英开口介绍就主动要求开展合作。
“与实验室以1克为计量单位相比，这一桶样品无疑是天文数字，具备大规模生产能力是促成双方合作的最重要因素。”孟英认为，“高质量、低成本宏量生产工艺是当前石墨烯实现产业化、进入应用领域的关键。”
目前，建华实业集团石墨烯年产量达到50万克，年产100吨的石墨烯生产线也将于5月底投产，各种性能在同行产品中名列前茅。同时，该公司二期年产500吨的生产线已完成了生产工艺设计工作，正在筹划年底前在曹妃甸开工建设。
那么，石墨怎么才能变成石墨烯？“由于石墨片层与层之间作用力较弱，我们常见的石墨烯大部分都是由石墨片剥离而成。”孟英介绍说，用胶带黏出石墨烯的办法显然不适合工业化生产。目前业界主要有化学气相沉积法、氧化还原法、热解碳化硅法等石墨烯批量制备技术，但全球只有少数几家企业可以进行工业化生产。
从2009年开始知道石墨烯至今，孟英一直在试图找出已有制备技术不能量产的原因。经过几年研究，他的团队在氧化还原法的基础上独辟蹊径，对已有制备技术进行了变革，设计了具有自主知识产权的生产工艺和装备，使大规模生产成为现实。
他拿来一摞A4纸边打比方边介绍说：“石墨块就像这摞纸一样具有层状结构，经过以前的处理方法，能将纸与纸之间的距离拉大，但每张纸还会与上下层的纸紧挨在一起，难以从一摞纸中剥离开。这样有的几张挨在一起，有的十几张挨在一起，形成5层以下微片的几率很小。”
找到了根源，问题便迎刃而解。“关键就是让每一张纸从纸摞中均匀分散开。”孟英打比方说，如果原来是用小刀切的方式，那么新的工艺更像是在每一张纸之间安放了“炸药”，所有“炸药”会在同一时间共同发挥作用，这样一摞纸就会均匀炸成一张张分散的纸片。
“炸开后的纸片如果挨得太近，还会重新团聚在一起，这样就会前功尽弃。”孟英介绍说，这个难题可以通过化学和物理方法解决，让每一张小纸片失去团聚性能，成为一个个独立的个体，即使挨得再近也无法重新团聚起来。
对此，孟英感触良深：“听起来道理似乎很简单，为了实现产量从1克到500吨的突破，五年时间里我们光制备工艺就更新了八代。想要达到更好的分层效果，每一步工艺路线涉及的材料选定和设备定型都会像神农尝百草一样试验成百上千次。”
