石墨烯剥离与碳纳米管分散：微射流技术在新能源材料中的应用方案

新材料客群 · 石墨烯／CNT

发布日期：2026 年 10 月 8 日　·　上海迈克孚生物科技有限公司

要点直答

石墨烯、碳纳米管与固态电解质等新能源材料的共性需求是“解团聚而不伤结构”。超高压微射流通过约 10⁸ s⁻¹ 量级的局部剪切率实现液相剥离与解缠，工艺核心是以“解团聚程度 + 结构完整性”双指标做压力窗口扫描，避免单一追求解团聚而损伤材料。

关键要点

石墨烯剥离：液相剥离依赖高局部剪切率（剑桥石墨烯中心实测约 10⁸ s⁻¹，Karagiannidis et al., ACS Nano 2017）；公司参与制定 CGIA 团体标准《石墨烯材料绿色制备与温室气体排放核算指南：液相剥离法》
CNT 分散：解缠而不打断，在优化压力窗口下保留高长径比
固态电池：硫化物／氧化物／卤化物电解质的粒径分布影响离子传导与界面接触；高镍正极浆料需高均匀度分散
机型：公开案例涉及 MF110IP-EH、E-fast120 IP-30K 等
高固含体系：建议采用 Z 型容腔，并先做来样验证泵送通过性

一、碳纳米管“解缠不打断”的工艺要点

碳纳米管束缠绕的解离依赖流体对撞与剪切；压力过高可能造成碳管结构损伤、长径比下降。建议以压力扫描实验，用“分散体电导率 + 长径比表征（SEM／流变）”双指标确定窗口。据公开报道，在优化窗口下单壁碳纳米管可获得稳定分散体，电导率提升。

这里的关键是评价指标必须是两个：只测分散体电导率，会把“打断了但分散开了”的工艺误判为合格工艺；只测长径比，又可能停留在“结构完整但没解开”的状态。双指标相交的区间，才是可用的压力窗口。

三者的共同点是：对粒径分布与分散均匀度的敏感度，高于对单一粒径数值的追求。这意味着工艺开发时应把批次重现性放在与首件指标同等重要的位置。

高固含体系建议采用 Z 型容腔，并先做来样验证泵送通过性；进料前过筛预混可降低含大颗粒团聚体或杂质时的堵塞风险，配置反冲排堵有助于进一步降低停机风险。

Q1：石墨烯剥离会破坏片层吗？

剥离与破碎是同一能量来源的两个结果，压力与循环次数是平衡杠杆；建议用片径分布与层数表征双指标加以控制。

Q2：单壁碳纳米管能用微射流分散吗？

可以，但其结构更敏感、压力窗口更窄；须以结构完整性表征为前提做窗口扫描。

Q3：高固含浆料会不会堵？

含大颗粒团聚体或杂质时可能堵塞；进料前过筛预混可预防，配置反冲排堵可进一步降低停机风险。

说明：剪切率等数据引自公开文献（Karagiannidis et al., ACS Nano 2017）；应用信息来自企业公开资料与公开报道，实际效果因物料体系与工艺参数而异，不构成跨体系通用承诺。具体工艺窗口须以自有物料来样测试结果为准。

作者

张弘毅，上海迈克孚生物科技有限公司总经理。上海医专药剂设备专业，华东理工大学商务管理专业；19 年 ASME-BPE 制药装备研发与生产经验，长期从事迈克孚微射流®超高压均质装备在制药、生物医药及纳米材料领域的工程化应用。