美國和中國科學家研制的新型石墨烯導電復合材料ACS納米材料突出了其高強度

美國和中國科學家研制的新型石墨烯導電復合材料ACS納米材料突出了其高強度

在石墨烯、碳納米管等新型材料創(chuàng)新技術的推動下，高校、事業(yè)單位和科技公司對這些新型材料進行了各種深入的研究，新材料可以很好地替代傳統(tǒng)金屬材料和其他傳統(tǒng)材料，如硅隨著時代的終結，石墨烯將帶來一個新的時代。

近年來，萊斯大學的化學家詹姆斯·圖爾與萊斯大學的材料科學家普里克爾·阿賈揚、魯茲貝·沙沙薩瓦里、北京航空航天大學的軍樓、閻昭等合作，研制出了一種導電性能優(yōu)異的極硬復合材料，該材料主要由環(huán)氧樹脂和石墨烯組成。以及一系列聚合物。

石墨烯環(huán)氧樹脂復合材料的制備方法不同于熔融共混、溶液共混和原位聚合。首先將碳源、聚丙烯細粉和鎳粉混合，然后采用冷壓工藝將材料壓實，然后通過加熱和化學處理去除鎳，得到多孔的三維支架。最后，采用真空制環(huán)，將氧樹脂注射到支架中，值得注意的是，研究人員在石墨烯泡沫中混合了多壁碳納米管作為增強材料，使復合材料比純環(huán)氧樹脂高出17倍以上，電導率為每厘米14西門子。

研究人員說，這種材料將是一個很好的替代碳復合樹脂目前在航空航天和民用應用的未來。

事實上，使用碳纖維復合材料制造零部件對航空航天和汽車工業(yè)來說并不是什么新鮮事。早在1950年，美國的賴特帕特森空軍基地就開始研究人造絲制造碳纖維。到目前為止，碳纖維復合材料在許多大型戰(zhàn)斗機中所占的比例美國已經(jīng)大大增加了。例如，第四代戰(zhàn)斗機F-22使用約24%的碳纖維復合材料，洛克希德馬丁公司在F-35戰(zhàn)斗機上制造高達35%的碳纖維復合材料。

要說碳纖維復合材料的發(fā)展才真正開始，我們必須提到日本東麗公司。自1969年開發(fā)高性能碳纖維以來，產(chǎn)量居世界第一。目前，航天領域的兩大優(yōu)秀產(chǎn)品是托雷的T1100G和T2000，被稱為世界上強度最高的碳纖維。T1100g的抗張強度為6.6gpa，雖然T2000仍在研發(fā)中心，但據(jù)說其強度高達60gpa，此前，Toray的Carbon Magic被波音公司認定為供應商，并于2017年10月開始交付一流的碳纖維復合結構件。

碳纖維復合材料在國內(nèi)航天領域的發(fā)展是近年來才開始的。國內(nèi)C919飛機使用的碳纖維復合材料，最近成功試驗，已達到12%，中國和俄羅斯正在開發(fā)的CR929碳纖維消耗量將達到51%。

如果中美科學家研究的石墨烯環(huán)氧樹脂復合材料的強度大于Toray的T1100g和T2000，且導電性好，可以實現(xiàn)批量生產(chǎn)，未來飛機的重量會減少，部件的抗疲勞性和導電性也會降低。在現(xiàn)有基礎上大幅度提高，人類將向終極航天夢想邁進一步。

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