石墨烯或許將對未來航空航天器帶來革命性變革。
石墨烯,這個(ge) 讓大部分公眾(zhong) 感到陌生的名字,卻是全球多國科學家都在競相研究的課題。這種在2004年才正式被發現的新材料,不僅(jin) 讓兩(liang) 名英國發現者獲得2010年諾貝爾物理學獎,更有望讓“薄得像紙一樣的透明手機”、“一分鍾充完電的電池”、“像襯衣一樣的防彈衣”等“科幻產(chan) 品”變成現實。中航工業(ye) 航材院(以下簡稱航材院)相關(guan) 人士27日向《環球時報》透露,他們(men) 成功利用石墨烯與(yu) 鋁合金在全球率先研製出“烯合金”,宣布新一代具備特殊性能的係列材料問世,或許將對未來航空航天器帶來革命性變革。
石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料,它隻有一個(ge) 碳原子那麽(me) 厚,是已知、能看得見的最薄納米級材料。這種特殊結構讓它從(cong) 被發現之初,就獲得多個(ge) 世界之最:有史以來最結實的材料,其強度是鋼的100多倍;電子傳(chuan) 導率最快的材料,比矽材料快140倍;它還是最輕的固體(ti) 物質、室溫下導電性能最好的材料、具有97.7%的透光率……各國科學家競相投入對這種新材料的研發中,認為(wei) 它將“顛覆世界電子行業(ye) 的未來”。僅(jin) 今年5月,就有新加坡南洋理工大學宣布研製出光感提高1000倍的石墨烯圖像傳(chuan) 感器;英國利物浦大學研製的石墨烯新材料有望取代由矽製成的晶體(ti) 管……蘋果、三星等公司正試圖利用石墨烯材料的導電和透明特性,製造像一張紙那麽(me) 薄的透明手機,而且還不怕彎曲。利用它能製造出大容量電池,一次充電足以讓汽車行駛數百上千公裏。
航材院研究人員告訴《環球時報》記者,盡管當前石墨烯的研究成果很多,但目前主要還停留在實驗室階段,距離工業(ye) 化生產(chan) 仍有相當距離。造成這種局麵的很大原因是石墨烯的價(jia) 格太貴,是等重黃金的15倍,因此又被稱為(wei) “黑黃金”。航材院如今已經掌握了批量生產(chan) 大尺寸、高質量石墨烯薄膜和高性能石墨烯粉末的技術,為(wei) 石墨烯的大規模應用打下基礎。
除了製造電子設備外,石墨烯的高強度、高韌性也為(wei) 材料學帶來新變革,這對於(yu) “盡力減少每一克重量”的飛機製造業(ye) 來說尤其重要。航材院利用鋁合金粉和石墨烯粉以一定比例混合後製造出的“烯合金”,其屈服強度和抗拉強度分別提高58%和25%,在世界上首創利用石墨烯製造高端合金材料的新途徑。據介紹,該研究團隊下一步還將利用石墨烯提高鈦合金等金屬的性能,有望給飛機材料帶來新的變革。
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