石墨烯可能使航天器发生革命

石墨烯可能使航天器发生革命
来源：东莞市捷诚石墨制品有限公司 发布时间：2018-12-08 点击次数：431


石墨烯纳米片主要用作锂电池正极材料和正极材料。随着环保型电动汽车市场份额和容量的扩大，有望实现大规模的生产和应用。中国航空工业北京航空材料研究所率先开发了石墨烯增强金属基纳米复合材料。这些研究成果不仅为新型高性能金属基纳米复合材料创造了条件，也将给未来的航天飞行器带来革命性的变化。

石墨烯在航天领域有着广泛的应用，中国航空工业集团是中国在石墨烯领域的代表力量，因此石墨烯领域的发展往往比一般研发实体更受关注，他们取得了什么成就，他们拥有什么样的研发体系。北京航空材料研究所石墨烯研究小组（以下简称航空材料研究所）。

据航空材料科学院研究组成员介绍，目前已具备一整套批量制备具有完全自主知识产权的石墨烯纳米片的技术和专用设备。建立了年产100吨石墨烯纳米片的全自动生产线，获得了单层率大于90％的石墨烯纳米片，表面积大，分散性好，在此基础上制备了多种功能石墨烯。广泛应用于储能、环境等领域，包括羟基化石墨烯、羧基石墨烯、镀银石墨烯、镀铜石墨烯、负载磁性粒子石墨烯、半导体杂化石墨烯等。菲涅海绵，石墨烯气凝胶，石莫希同轴纳米线，石墨烯织物，已经开发出来。

航空材料科学院拥有成套的具有自主知识产权的大型高质量化学气相沉积（CVD）石墨烯薄膜的批量制备技术和专用设备。它突破了反应器气载压比、化学气相沉积（CVD）反应室温均匀性、转移介质与载体匹配、靶材等关键技术，解决了与石墨烯膜相容等表面状态匹配问题。中国铜箔多层模具设计与装配。提高了石墨烯薄膜的质量和产量。石墨烯薄膜的最大尺寸为300mm×300mm，透过率大于93%，阻挡电阻为300-500欧元，层数为1-5层，每年可生产100000个石墨烯薄膜（300mm×300mm）。

此外，在传统化学气相沉积（CVD）方法的基础上，设计并制造了用于大规模生产石墨烯连续膜（辊对辊设备）的化学气相沉积（CVD）原理样机。该设备可实现石墨烯薄膜无限长的连续工业化制备，用于石墨烯生产。大规模生产薄膜奠定了基础。

关于石墨烯材料在锂电池中的应用，航空材料学会说，为了提高传统锂电池的性能，在自行开发的、可分散的、高品质的、具有大比表面积的石墨烯纳米片基础上，可以为满足航空、航天、汽车等领域对高储能密度、高功率密度电池的需求，研制了石墨烯改性LiFePO4liMnPO4锂离子电池正极材料和石墨烯改性锂离子电池负极材料。组装了石墨烯改性锂离子电池的典型测试样品。石墨烯的加入显著地提高了锂离子电池的能量密度和功率密度，缩短了电池充电时间，提高了电池的寿命能量。

通过对铝基石墨烯材料的研究，研制出高强度、高模量、高质量、大比表面积、易分散的铝基石墨烯复合材料。S已成功研制成功。研制成功了弹性模量在95GPa以上、700MPa的铝基石墨烯复合材料。采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和扫描电镜（SEM）对石墨烯增强金属基纳米复合材料的微观结构进行了表征。首次用透射电子显微镜(TEM)对石墨烯纳米片进行了拉伸性能测试，结果表明，石墨烯纳米片均匀地分布在铝合金基体中，与基体形成了良好的原子级结合界面，没有发生化学反应。在石墨烯纳米片与铝合金基体之间，保留了原有的纳米片结构，例如，在铝合金中加入质量分数仅为0.3%的石墨烯纳米片，其屈服强度和拉伸强度分别达到322MPa和455MPa。y比无石墨烯纳米片的铝合金高58%和25%，而铝合金的伸长率没有降低。

除了上述领域外，航空材料研究院也取得了突破性进展，例如，在铝基和钛基石墨烯材料研究的基础上，航空材料研究所充分利用石墨烯超高温CO的特性。航空材料研究所生产的石墨烯粉末的导电性、高质量、大比表面积、易分散，在保证工艺性能和线膨胀要求的同时，成功地发展了石墨烯的导热性。制备了热导率大于210 W/MOK的电子封装材料。与技术指标相比，抗弯强度提高一倍，弹性模量提高50%。

此外，石墨烯增强铝和铜纳米复合材料在电线电缆导体中的应用是在石墨烯增强铝和铜纳米复合材料研究的基础上进行的。为满足航空、航天、电子等行业对超高频射频电缆、超高压电缆及耐腐蚀电缆的需求，研制了石墨烯（石墨烯）增强铝、铜导体及不同规格电缆的典型试样。在电线电缆领域的应用研究已经取得了一定的成果。石墨烯能显著提高电缆材料的强度、韧性和耐腐蚀性。

其次，在其它复合材料和环境净化材料的应用中，航空材料研究所采用了独特的制备工艺制备了超轻石墨烯纤维增韧膜，对c.合适的材料。航空工业航空材料研究所开发了一种强吸附、高过滤的石墨烯环境，净化材料在空气净化和石油污染治理领域具有很强的应用价值。通过对石墨烯纳米片的改性和特殊的制备工艺，CAI开发了性能优良的石墨烯／聚合物导电和导热材料，并制备了用于航空、航天等领域的结构和功能集成器件。在电子技术等领域有广阔的应用空间。

航空材料研究院作为军工集团公司的研发机构，其研发体系不同于一般企业。据介绍，航空材料研究院已成立了一个跨单位、跨专业的石墨烯研究所——石墨烯及应用研究中心。

根据项目管理，航空材料科学院石墨烯中心建立了快速反应机制，降低了管理水平。它专长于物理、化学、材料、技术、性能表征和评价等领域。它是一个跨学科、跨学科、高度集成的创新研究团队，有利于创新理念的碰撞和关键问题的智能化处理。为避免因科研人员按时应用各种科技计划而造成科研周期过长而失去科研机会。同时，中国航空工业也通过集团创新基金向航空材料研究院倾斜资金，提供石墨烯专题研究。该研究为航空材料研究院的研究提供了补充资金。航空材料研究院优先支持实验室条件和手段。对石墨烯的研究，成立专门的支持小组，迅速建立和设备车间、工艺设备、原材料以及实验室和生产线所需的试验条件，确保基础研究的需要。

最后，关于石墨烯技术的高端技术的大规模应用，航空材料研究所给出了自己的时间表：石墨烯膜取代铟锡氧化物（ITO）作为下一代电子器件的高性能低成本透明导电膜。电子产品。随着移动电话的领先应用和市场投放，如果取得一些技术上的突破，预计将会是巨大的，不久就会大规模上市。

石墨烯纳米片主要用作锂电池正极材料和正极材料。随着环保型电动汽车市场份额和容量的扩大，有望实现大规模的生产和应用。osheet增强增韧树脂基复合材料作为结构和功能一体化材料，随着下一代飞机和发动机的发展，在不久的将来，可以形成大规模的生产和应用。

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