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李景虹院士:讓“新材料之王”石墨烯走進(jìn)百姓生活

中科智庫(kù)
傳承科學(xué)創(chuàng)新 弘揚(yáng)科學(xué)精神
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李景虹,中國(guó)科學(xué)院院士,中科智庫(kù)首批入庫(kù)專家兼審核委員會(huì)委員,分析化學(xué)專家,清華大學(xué)化學(xué)系教授、博士生導(dǎo)師、分析化學(xué)所所長(zhǎng)。

李景虹長(zhǎng)期從事分析化學(xué)研究,在電分析化學(xué)、生物電化學(xué)、單細(xì)胞分析化學(xué)及納米電化學(xué)領(lǐng)域的研究方面取得系統(tǒng)性創(chuàng)新成果。提出離子液體三電極電化學(xué)測(cè)量新方法,精準(zhǔn)測(cè)量并發(fā)現(xiàn)了石墨烯超低量子電容,為石墨烯電分析化學(xué)提供了理論基礎(chǔ),提出和發(fā)展了石墨烯電分析化學(xué)新領(lǐng)域;提出了石墨烯-熒光分子能量轉(zhuǎn)移分析方法,為石墨烯生物細(xì)胞分析新領(lǐng)域提供方法學(xué)基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

從秸稈、玉米芯中提取石墨烯

石墨烯是目前已知最薄的材料,有人預(yù)言,石墨烯有望讓“薄得像紙一樣的透明手機(jī)”“像襯衣一樣的防彈衣”等科幻產(chǎn)品成為現(xiàn)實(shí)。許多專家稱之為“改變21世紀(jì)的材料”。李景虹認(rèn)為,石墨烯兼具多種獨(dú)特性能。比如,石墨烯具有超高的導(dǎo)電性,遷移率是硅的100倍;導(dǎo)熱性能優(yōu)于碳納米管,有望成為未來(lái)超大規(guī)模納米集成電路的散熱材料;比金剛石堅(jiān)硬,還有極高的透光率;極高的比表面積,有望成為潛力巨大的儲(chǔ)能材料等。

2006年,李景虹團(tuán)隊(duì)開(kāi)始石墨烯電化學(xué)規(guī)律的研究,圍繞石墨烯電化學(xué)、生物傳感及細(xì)胞成像新方法開(kāi)展了系統(tǒng)深入的創(chuàng)新性研究。該項(xiàng)目系統(tǒng)研究了石墨烯界面電子轉(zhuǎn)移規(guī)律,建立了高靈敏和高選擇性的石墨烯電化學(xué)生物傳感新方法。

近幾年,李景虹又開(kāi)始研究讓“新材料之王”石墨烯融入百姓生活的方法——從秸稈、玉米芯中提取石墨烯。他說(shuō),秸稈中提取石墨烯是創(chuàng)新之舉。不僅利用農(nóng)廢產(chǎn)品加工變廢為寶,減少了秸稈焚燒對(duì)環(huán)境的破壞;還解決了用于紡織的石墨烯大規(guī)模生產(chǎn)問(wèn)題。但是李景虹強(qiáng)調(diào),石墨烯材料從整體上尚處于研發(fā)階段,在不同領(lǐng)域產(chǎn)生具體產(chǎn)品的時(shí)間有早有晚。目前,石墨烯已經(jīng)作為新材料納入“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中。我國(guó)已形成多個(gè)石墨烯產(chǎn)業(yè)集群,并不斷壯大。

讓塑料回收有利可圖

目前,大部分沿海地區(qū)受到塑料碎片污染,全球已有233種海洋生物消化道內(nèi)存在微塑料顆粒。世界塑料產(chǎn)量在60年內(nèi)從200萬(wàn)噸飆升至3.48億噸,廢舊塑料垃圾總量也與日俱增。塑料污染已嚴(yán)重威脅到了人類的健康和生態(tài)安全。李景虹說(shuō),雖然國(guó)際上已有多個(gè)針對(duì)大型塑料污染問(wèn)題的協(xié)議,但仍不足以遏制海洋塑料污染。他認(rèn)為,要想減少塑料污染就要先處理廢舊塑料垃圾。而廢塑料化學(xué)循環(huán)是處理廢舊塑料垃圾的有效途徑。

李景虹稱,廢塑料化學(xué)循環(huán)不僅可以“吃掉”物理回收吃不掉的塑料廢料,提高資源綜合利用率,變廢為寶。還有助于減少化石原料的消耗,減少二氧化碳的排放。他建議應(yīng)從頂層設(shè)計(jì)上,明確化學(xué)循環(huán)是塑料廢棄物綜合管理體系的一部分,設(shè)立一批廢塑料化學(xué)循環(huán)示范工程,鼓勵(lì)并規(guī)范化學(xué)循環(huán)產(chǎn)品的終端應(yīng)用。

與此同時(shí),李景虹建議可以出臺(tái)一些標(biāo)準(zhǔn),如農(nóng)業(yè)塑料薄膜、塑料袋和其他塑料包裝的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);塑料處理企業(yè)的尾水和大氣排放標(biāo)準(zhǔn);可生物降解塑料的認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn);城鎮(zhèn)和工業(yè)污水處理廠尾水微塑料排放標(biāo)準(zhǔn)等。“還可以加強(qiáng)國(guó)際合作,使塑料回收變得‘有利可圖’?!?/p>

建立危險(xiǎn)化學(xué)品監(jiān)管數(shù)字平臺(tái)

高校實(shí)驗(yàn)室安全問(wèn)題引起了李景虹的關(guān)注。近幾年,我國(guó)高校發(fā)生的各類實(shí)驗(yàn)室安全事故共14543起,死亡29人。李景虹調(diào)研發(fā)現(xiàn),比如高校?;反嬖诜欠ㄅ渌同F(xiàn)象,對(duì)于供應(yīng)商資質(zhì)審查不嚴(yán)格;高校?;凡少?gòu)來(lái)源復(fù)雜;高校實(shí)驗(yàn)室存放的?;贩N類多、數(shù)量大,且未嚴(yán)格按要求存儲(chǔ)。

李景虹建議,以高校?;饭┬铻榍腥肟冢⒌貐^(qū)統(tǒng)一的?;饭┬栊畔⑵脚_(tái)以及實(shí)驗(yàn)室數(shù)字管理平臺(tái),鼓勵(lì)和引導(dǎo)危化品企業(yè)進(jìn)入平臺(tái)交易。綜合利用電子標(biāo)簽、大數(shù)據(jù)、人工智能等高新技術(shù),對(duì)各環(huán)節(jié)進(jìn)行全過(guò)程移動(dòng)式信息化監(jiān)管,實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)化學(xué)品來(lái)源可循、去向可溯、狀態(tài)可控。

除此以外,還要嚴(yán)格審核平臺(tái)用戶(供應(yīng)商、采購(gòu)商、承運(yùn)方等),與監(jiān)管部門經(jīng)營(yíng)單位許可系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)互通,實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)化學(xué)品交易、倉(cāng)儲(chǔ)、配送實(shí)時(shí)監(jiān)控和統(tǒng)一監(jiān)管。(王慧蘭)

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李景虹院士簡(jiǎn)介

李景虹,中國(guó)科學(xué)院院士,中科智庫(kù)首批入庫(kù)專家兼審核委員會(huì)委員,分析化學(xué)專家,清華大學(xué)化學(xué)系教授、博士生導(dǎo)師、分析化學(xué)所所長(zhǎng)。

李景虹長(zhǎng)期從事分析化學(xué)研究,在電分析化學(xué)、生物電化學(xué)、單細(xì)胞分析化學(xué)及納米電化學(xué)領(lǐng)域的研究方面取得系統(tǒng)性創(chuàng)新成果。提出離子液體三電極電化學(xué)測(cè)量新方法,精準(zhǔn)測(cè)量并發(fā)現(xiàn)了石墨烯超低量子電容,為石墨烯電分析化學(xué)提供了理論基礎(chǔ),提出和發(fā)展了石墨烯電分析化學(xué)新領(lǐng)域;提出了石墨烯-熒光分子能量轉(zhuǎn)移分析方法,為石墨烯生物細(xì)胞分析新領(lǐng)域提供方法學(xué)基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

曾獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)、中國(guó)分析測(cè)試協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)、中國(guó)化學(xué)會(huì)-巴斯夫青年知識(shí)創(chuàng)新獎(jiǎng)、教育部高等學(xué)校自然科學(xué)獎(jiǎng)、第八屆藥明康德生命化學(xué)研究獎(jiǎng)、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院百人計(jì)劃。發(fā)表SCI論文300余篇,被引用超4.6萬(wàn)次。

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