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新型石墨烯導電復合材料，高強度成為亮點

2018-11-27 11:49:15 作者：本網整理來源：江南石墨烯研究院分享至：

在石墨烯、碳納米管以新型復合材料等新材料的創新技術的驅動下，各大院校、機構以及科技公司對這些新材料展開了各種各樣的深入研究。新材料能夠很好的替代傳統的金屬材料和其他傳統材料。例如就有說法稱，硅時代即將結束，石墨烯將會帶來一個全新的時代。

近日，美國萊斯大學的化學家James Tour與萊斯大學的材料科學家PulickelAjayan、RouzbehShahsavari，北京航空航天大學的研究人員合作研發出一款十分堅韌，并且導電性能優異的復合材料。這種材料主要由環氧樹脂和石墨烯等一系列高分子聚合物復合而成。

該石墨烯環氧樹脂復合材料的制備方法與熔融共混法、溶液共混法、原位聚合法等典型的石墨烯復合材料制備方法不同，它首先將碳源、聚丙烯晴、鎳粉進行混合，利用冷壓技術將材料壓實，然后通過加熱和化學處理去除鎳，得到多孔的3D支架，最后利用真空將環氧樹脂注入支架中。值得一提的是，研究人員將多壁碳納米管作為增強材料混合到石墨烯泡沫中，這種做法使得復合得到的材料硬度比純環氧樹脂高出約17倍，電導率約為每厘米14西門子。

研究人員表示，該材料在未來的航空航天以及民用領域能夠很好地代替目前所用的碳復合樹脂。

其實，航空航天、汽車工業利用碳纖維復合材料制作部件已經不是什么新鮮事了。早在1950年，美國Wright－Patterson空軍基地開始研究用人造絲制造碳纖維。到目前為止，美國很多大型的戰斗機中碳纖維復合材料的使用比例已經大幅提升了，例如，第四代戰斗力F－22采用了約24％的碳纖維復合材料，以及洛克希德·馬丁公司在制造F－35戰斗機時碳纖維復合材料多達35％。

要說碳纖維復合材料真正開始發展，就不得不提到日本東麗公司了，從1969年研制出高性能碳纖維后，產量一直處于世界首位，目前在航空航天領域應用比較出色的產品就是東麗的T1100G、T2000兩種材料了，號稱是世界上強度最高的碳纖維，其中T1100G的拉伸強度6.6Gpa，雖然T2000還在研發中心，但是據說其強度可達到60GPa。此前，東麗旗下Carbon Magic公司在2017年就已經被波音公司認定為供應商，并于去年10月開始交付一級碳纖維復合材料結構零部件。

國內航空航天領域的碳纖維復合材料發展也是最近幾年才發展起來的，不久前試飛成功的國產大飛機C919的碳纖維復合材料用到了12％，并且中俄正在研發的CR929所使用的碳纖維用量將會達到51％。

如果中美科學家本次研究出的這種石墨烯環氧樹脂復合材料的強度比東麗公司T1100G、T2000更大、導電性能良好，并且能夠實現量產，未來飛機的重量將會減輕不少，抗疲勞能力、部件導電性能也會在現有基礎上提升一大截，人類離最終的航空航天夢也會更近一步。

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責任編輯：韓鑫

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