兩個(gè)中國(guó)機(jī)構(gòu)聯(lián)合開發(fā)了Quot;石墨烯納米增強(qiáng)復(fù)合Quot;
兩個(gè)中國(guó)機(jī)構(gòu)聯(lián)合開發(fā)了Quot;石墨烯納米增強(qiáng)復(fù)合Quot;
納米增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)作為一種顛覆性地改善材料性能的重要途徑,近年來已成為材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),一般采用碳納米管作為增強(qiáng)結(jié)構(gòu),但這種方法存在許多技術(shù)瓶頸和局限性。最明顯的問題是碳納米管流動(dòng)性強(qiáng),易團(tuán)聚,材料均勻性差,難以制備大規(guī)模材料,材料易碎,易斷裂。
研發(fā)中心和哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的新型石墨烯納米增強(qiáng)復(fù)合材料是氧化石墨海綿。石墨烯海綿具有三維生長(zhǎng),并且相互連接。它們與碳纖維復(fù)合材料的融合非常均勻,如果把石墨烯海綿比作人體骨架,那么碳纖維復(fù)合材料就是肌肉,兩者完全融合在一起,所以材料的均勻性和一致性非常好。
吳迪介紹說,在這種材料的開發(fā)過程中,研發(fā)中心主要負(fù)責(zé)預(yù)模擬設(shè)計(jì),哈爾濱工業(yè)大學(xué)主要負(fù)責(zé)材料的制備,這種材料的成功開發(fā)顛覆性地提高了現(xiàn)有復(fù)合材料的性能水平,打開了現(xiàn)有復(fù)合材料的新局面。為納米增強(qiáng)復(fù)合材料技術(shù)的研究提供了新的思路,為未來航空航天器輕量化設(shè)計(jì)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。
可以看出,這是一種典型的三元復(fù)合材料,石墨烯海綿相當(dāng)于骨,碳纖維相當(dāng)于肌肉纖維,樹脂相當(dāng)于結(jié)締組織,從顯微照片上可以看出,這種材料的結(jié)構(gòu)在三維尺度上高度交錯(cuò),具有較好的力學(xué)性能。與碳纖維復(fù)合材料相比,其鋁和化學(xué)性能更高,目前的問題是工業(yè)化,因?yàn)槿绾螌?shí)現(xiàn)石墨烯海綿的高質(zhì)量三維生長(zhǎng)及其與碳纖維樹脂復(fù)合材料在大規(guī)模生產(chǎn)規(guī)模和效率上的高集成度,對(duì)任何國(guó)家都是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn),因此,如何實(shí)現(xiàn)石墨烯海綿材料的高集成度是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。這種材料的所有批量應(yīng)用都可能很快開始,但實(shí)現(xiàn)工業(yè)化還有很長(zhǎng)的路要走。我必須走了。另外,這種材料的生產(chǎn)工藝特殊且昂貴,因此在可預(yù)見的將來沒有文明化的可能性。而且誠(chéng)實(shí)的民用場(chǎng)合不需要,不能使用。
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