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中国“烯合金” 能否带来革命性变革

导读: 石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料,它只有一个碳原子那么厚,是已知、能看得见的最薄纳米级材料。

  石墨烯,这个让大部分公众感到陌生的名字,却是全球多国科学家都在竞相研究的课题。这种在2004年才正式被发现的新材料,不仅让两名英国发现者获得2010年诺贝尔物理学奖,更有望让“薄得像纸一样的透明手机”、“一分钟充完电的电池”、“像衬衣一样的防弹衣”等“科幻产品”变成现实。中航工业航材院(以下简称航材院)相关人士透露,他们成功利用石墨烯与铝合金在全球率先研制出“烯合金”,宣布新一代具备特殊性能的系列材料问世,或许将对未来航空航天器带来革命性变革。

  石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料,它只有一个碳原子那么厚,是已知、能看得见的最薄纳米级材料。这种特殊结构让它从被发现之初,就获得多个世界之最:有史以来最结实的材料,其强度是钢的100多倍;电子传导率最快的材料,比硅材料快140倍;它还是最轻的固体物质、室温下导电性能最好的材料、具有97.7%的透光率……各国科学家竞相投入对这种新材料的研发中,认为它将“颠覆世界电子行业的未来”。仅今年5月,就有新加坡南洋理工大学宣布研制出光感提高1000倍的石墨烯图像传感器;英国利物浦大学研制的石墨烯新材料有望取代由硅制成的晶体管……苹果、三星等公司正试图利用石墨烯材料的导电和透明特性,制造像一张纸那么薄的透明手机,而且还不怕弯曲。利用它能制造出大容量电池,一次充电足以让汽车行驶数百上千公里。

  航材院研究人员表示,尽管当前石墨烯的研究成果很多,但目前主要还停留在实验室阶段,距离工业化生产仍有相当距离。造成这种局面的很大原因是石墨烯的价格太贵,是等重黄金的15倍,因此又被称为“黑黄金”。航材院如今已经掌握了批量生产大尺寸、高质量石墨烯薄膜和高性能石墨烯粉末的技术,为石墨烯的大规模应用打下基础。

  除了制造电子设备外,石墨烯的高强度、高韧性也为材料学带来新变革,这对于“尽力减少每一克重量”的飞机制造业来说尤其重要。航材院利用铝合金粉和石墨烯粉以一定比例混合后制造出的“烯合金”,其屈服强度和抗拉强度分别提高58%和25%,在世界上首创利用石墨烯制造高端合金材料的新途径。据介绍,该研究团队下一步还将利用石墨烯提高钛合金等金属的性能,有望给飞机材料带来新的变革。

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