石墨烯的用途是什麼?

上班的老鼠


在最近於英國舉行的2018年範德堡航展上,來自英國中央蘭開夏大學的航空工程是們展示了被認為是全球第一架採用石墨烯外殼的飛機。據悉,這架叫Juno的無人機寬3.5米,它可能預示著未來飛機的發展方向。

除了中央蘭開夏大學,謝菲爾德先進製造研究中心、曼徹斯特大學國家石墨烯研究所和Haydale石墨烯工業公司也參與了Juno的研發工作。這架飛機還使用了基於石墨烯打造的電池和3D打印的部件。

據瞭解,石墨烯不僅是世界上最強的人造材料,而且在導熱和導電方面表現都非常優秀。由於它非常結實,所以能夠增加傳統機身材料的強度,而這不僅能夠減少傳統機身材料的使用量而且還能大大減輕飛機的重量。這樣做的好處是能讓飛機在無需使用更多燃料的情況下攜帶更重的有效載荷或是在給定燃料量下飛行更遠的距離。

此外,由於石墨烯的良好導熱性能讓熱量在這種材料中擴散,這樣飛機外層就不容易結冰。

最後,石墨烯的導電性可以將雷擊的能量分散到機身表面,而不再是通過局部加熱的方式進而對飛機造成損傷。

據悉,工程師們計劃在未來2個月內對Juno進行試飛。


cnBeta


  

  石墨烯是一種從石墨材料中剝離出的單層碳原子面材料,研究發現它結構非常穩定,迄今為止研究者仍未發現石墨烯中有碳原子缺失的情況;因此具有超薄、超堅固和超強導電性等特性。優良的性能讓它有黑金的稱號,被認為是新材料之王,已經許多國家列為頭號技術研發。近期央視節目在介紹石墨烯時,就展示了最新一款用它製造成的新型防彈衣;而該防彈衣具有重量輕,防彈性能好的優點。

  據介紹目前全球已有超過200個機構和1000多名研究人員從事石墨烯研發;不過目前為止,資料顯示世界關於石墨烯大約有23000多個專利,而我國就佔了60%以上。目前中國在石墨烯的功能化已經取得了很大的進展,研究發現石墨烯在增強複合材料方面也體現了優異的性能,可廣泛應用於軍工、精密製造業用於製造風力渦輪機、飛機機翼和超堅韌的防彈衣等軍工產品。

  

  

  而在其他的製造工藝中加入石墨烯,智能手機的觸摸屏或將更薄、更輕,同時又最不易碎;計算機處理器的運轉速度或將提高數百倍;科學家甚至預言石墨烯將成為徹底改變21世紀的“黑科技”。

  

  中國擁有豐富的石墨儲存量,達到了世界總儲量的75%;以前處於無序競爭的狀態,央視介紹曾經市場需求量一年只要60萬噸,而我國竟然開採出了200萬噸,這讓很多國家都以較低的價格買入;然後這些國家經過深加工後,再以數十倍甚至上百倍的價格出口到中國。痛定思痛後中國採取了一系列措施整頓石墨的開採,壓縮礦井數量,並且不在銷售原礦;經過努力現在石墨產品的價格為5萬一噸,而原礦才2000元一噸。

  當前我國石墨正處於從實驗室走向產業化的關鍵時期,產業化應用還有很長的路要走。


鼎盛軍事


圖注:石墨烯半導體封裝

對於相關行業技術人言而言,石墨烯堪稱當前最熱的全新材料,用途廣泛。

石墨烯合金。航空航天領域常用到鈦合金材料,它能夠承受很高的溫度,但導熱性能卻不理想。因此以往的做法往往是在設備上增加很多強散熱裝置,用機械結構來解決材料上的不足。而如今在鈦合金中加入石墨烯,能夠讓它的散熱性能提高200%左右,從而解決了很多問題。將石墨烯納米片添加到鋁合金、銅合金、鈦合金和高溫合金等中,還可以增加其拉伸強度和韌性,使合金的熱導率、導電性等功能特性得到優化。

石墨烯防彈。石墨烯具有優勝的力學功用,在抗彈防護方面具有廣泛的運用前景。國外研究表明,發現石墨烯遭到硅石球高速衝擊時能靈敏鬆散衝擊力,吸收入射能量的能力比鋼強十倍,是凱芙拉縴維的兩倍。將石墨烯與其它輕質高強材料複合,有望獲得高功用輕型裝甲體系。石墨烯能明顯增強蜘蛛絲的強度,複合絲可達天然蛛絲強度的3.5倍,是單兵防彈衣的高功用材料。

石墨烯半導體封裝。在電子封裝材料領域,中國航發通過將石墨烯納米片添加到鋁合金中,開發出了線膨脹係數可控的新一代高性能電子封裝材料。與傳統的鋁-硅合金相比,這種材料的導熱性能提升1倍以上,強度提升90%;與鋁-碳化硅材料相比,導熱性能提升50%,價格降低一半。這種材料可用於雷達收發模塊封裝、大功率半導體器件底板等,對相關產業的技術升級具有重要意義。據介紹計算機是兵器火控體系的核心,其數據處理和存儲能力抉擇著彈道計算和靈敏打擊的精準度。石墨烯器件製成的計算機速度比硅基微處理器高1000倍,在裝備計劃製造仿照、戰場仿照、核爆仿照以及情報分析領域有重要意義,其他石墨烯器件還具有標準小、耗能低、發熱量少等特徵。


兵工科技


石墨烯導電,堅固,抗腐蝕,輕

但是他貴

目前石墨烯手機主板沒聽說研發成功的。電池略有突破。除了當外殼也用不到哪裡去。

高端科技不能量產在高端也只有少數人使用。


安利埃塔得托里枝血族


從一個熱點說起吧。為啥只有中國高鐵能豎硬幣?除了路基、鋼軌、車廂底盤做得比國外做得好,更重要的是:有超級電容器做供電緩衝。過去用的是美國貨,三千五法拉。曾經佔中國市場95%。韓國號稱第一,五千五。不過,和韓國鋰電板一樣,韓國超級電容器也是易爆品,正常人不敢用。寧波出手就是猛虎:七千五法拉。隨之,寧波率先實現了石墨烯的工業化生產(之前的石墨烯都是在實驗室裡生產的),成本只有國外的千分之七。真正開啟了石墨烯應用時代。寧波新能源立即將石墨烯應用於超級電容器,結果是猛虎插翅,兩年時間,九千五、一萬二、三萬。美國超級電容器用於高鐵緩衝,單體容量不夠大。而寧波超級電容器綽綽有餘,中車寧波用它還開發了公交大巴,現在已在寧波、蘭州、廣州三地運營。今年中國智博會,中車寧波宣佈,已試製成功超級電容器驅動的地鐵。這些僅僅是石墨烯一個應用。用於鋰電池會怎麼樣?顯而易見。


分享到:


相關文章: