美国和中国科学家研制的新型石墨烯导电复合材料ACS纳米材料突出了其高强度

美国和中国科学家研制的新型石墨烯导电复合材料ACS纳米材料突出了其高强度

在石墨烯、碳纳米管等新型材料创新技术的推动下，高校、事业单位和科技公司对这些新型材料进行了各种深入的研究，新材料可以很好地替代传统金属材料和其他传统材料，如硅随着时代的终结，石墨烯将带来一个新的时代。

近年来，莱斯大学的化学家詹姆斯·图尔与莱斯大学的材料科学家普里克尔·阿贾扬、鲁兹贝·沙沙萨瓦里、北京航空航天大学的军楼、阎昭等合作，研制出了一种导电性能优异的极硬复合材料，该材料主要由环氧树脂和石墨烯组成。以及一系列聚合物。

石墨烯环氧树脂复合材料的制备方法不同于熔融共混、溶液共混和原位聚合。首先将碳源、聚丙烯细粉和镍粉混合，然后采用冷压工艺将材料压实，然后通过加热和化学处理去除镍，得到多孔的三维支架。最后，采用真空制环，将氧树脂注射到支架中，值得注意的是，研究人员在石墨烯泡沫中混合了多壁碳纳米管作为增强材料，使复合材料比纯环氧树脂高出17倍以上，电导率为每厘米14西门子。

研究人员说，这种材料将是一个很好的替代碳复合树脂目前在航空航天和民用应用的未来。

事实上，使用碳纤维复合材料制造零部件对航空航天和汽车工业来说并不是什么新鲜事。早在1950年，美国的赖特帕特森空军基地就开始研究人造丝制造碳纤维。到目前为止，碳纤维复合材料在许多大型战斗机中所占的比例美国已经大大增加了。例如，第四代战斗机F-22使用约24%的碳纤维复合材料，洛克希德马丁公司在F-35战斗机上制造高达35%的碳纤维复合材料。

要说碳纤维复合材料的发展才真正开始，我们必须提到日本东丽公司。自1969年开发高性能碳纤维以来，产量居世界第一。目前，航天领域的两大优秀产品是托雷的T1100G和T2000，被称为世界上强度最高的碳纤维。T1100g的抗张强度为6.6gpa，虽然T2000仍在研发中心，但据说其强度高达60gpa，此前，Toray的Carbon Magic被波音公司认定为供应商，并于2017年10月开始交付一流的碳纤维复合结构件。

碳纤维复合材料在国内航天领域的发展是近年来才开始的。国内C919飞机使用的碳纤维复合材料，最近成功试验，已达到12%，中国和俄罗斯正在开发的CR929碳纤维消耗量将达到51%。

如果中美科学家研究的石墨烯环氧树脂复合材料的强度大于Toray的T1100g和T2000，且导电性好，可以实现批量生产，未来飞机的重量会减少，部件的抗疲劳性和导电性也会降低。在现有基础上大幅度提高，人类将向终极航天梦想迈进一步。

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