有这样一种材料,其的硬度很强,甚至可以比钢强上百倍,这就是石墨烯,石墨烯是一种新材料,以碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构,这不又以石墨烯为基础,突破了一大新材料,成功为高端制造,开辟了一条新的道路。
石墨烯是可以在多个领域上使用的,有非常大的应用前景,比如光学、电学、材料学、微纳加工、医学以及药物等多项重要场景上的应用,甚至可以加入战机当中,在未来必定会成为性材料。
石墨烯本就是大自然的产物,只是难以抽丝剥茧般,分离出一层石墨烯,要做到确实是不容易,要知道,仅仅1毫米的石墨上就包含了300万层的石墨烯,这么来看,石墨烯也确实小的可以了,瞬间就理解了,神叫做难以剥离出一层石墨烯了,可别看它小,确实非常具有硬度的,作用也是真不少。
目前,中国在石墨烯领域中,取得了一定的成就,在2018年,中国首条全自动产量石墨烯有机太阳能光电子器件的生产线,在山东菏泽启动,成功破解了太阳能发电应用局限、对角度敏感以及不易造型的3大难题。
今年来看,中国石墨烯产业,从发展环境、产业发展以及创新能力等角度来分析,第一梯队已经有7个省市,可见中国在石墨烯领域的发展,已经非常普及且具有一定的技术成熟度。
而在石墨烯的基础上,我国又成功突破了一大新材料,它的应用,将会为我国高端制造,形成轻量化,这就是烯碳铝合金。
这是一种复合材料,从仿生学的角度出发,再加上石墨烯,成功解决了石墨烯合金的结构问题,将会取代传统铝合金,儿第一步就会应用到航空、高铁、汽车等高端领域之上,而有了烯碳铝合金作为材料,将会在很真做到轻量化。
有了石墨烯的加入,成就了这所谓的王牌“铝合金”,这粉末冶金外加石墨烯,新材料的突破形成,其实并不容易,那着合金到底有强呢?
这就可以看向令国人骄傲的C919国产航空器了,虽然有几大关键技术还没有做到国产,不过也很令国人兴奋,毕竟也是有了国产信号,也意味着,原本的梦想走向理想,最终成为了现实。
而这其中,就是几代科学家的奋斗,其中新材料和新工艺的寻找,就耗费了科学家无数的心血,要知道,就高端制造领域,轻量化和刚度问题一直都是发展的重点方向,大型飞机和高铁显然都位列其中。
毕竟重量减轻了,可以更好的操控,以及发动机输出的动力能够产生更高的加速度,不仅是提升速度的优势,甚至可以在同等重量下,提高空间。
就比如国产C919用铝锂合金为机体减轻重量,可是单单轻量化了还不行,刚度问题也只能止步于此,因此在刚度问题上如何进一步扩展就成为了科学家们面临的难题,要是有了更好的刚度,那么必然会更加的安全可靠。
那想要补充刚度,就要想办法再加入某种材料进行补充,于是面对石墨烯这种新型的增强材料,科学家们都比较看好,毕竟这强度也是受到世界认可的,然而看好归看好,真正要如何应用,却也成为了一大难题,不仅仅是我国的难题,更是世界的难题,20世纪就开始研究的日本科学家,也是迟迟不见突破。
就在一筹莫展之间,我国科学家在大自然中找到了办法,在见到一款贝壳的时候,发现了“珍珠母”的叠层结构,因为这一发现,打开了科研人员的思维,就在仿生复合技术的支持下,开发出了“微纳叠片粉末冶金”这样中国独一份的冶金技术。
通过这项技术,将铝制作成微纳片状的粉末,然后在微观状态下,根据一定的比例分配,加入碳纳米管和石墨烯,再加上工艺控制,就像叠层结构似的,形成了最终的烯碳铝合金。
如今烯碳铝合金已经成功转化成为了实体生产,这下子将轻量化和刚度问题合二为一地给解决了,也意味着,中国即将迈入轻量化时代,未来中国不管是大飞机、高铁还是汽车,性能也将进一步得到提升,可能最明显的就是提速、轻量化以及超强刚度了吧。
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