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據(jù)報(bào)道, 近日,由中國北京航空航天大學(xué)和德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校組成的國際研究小組,在低溫條件下,開發(fā)出了一種高強(qiáng)度超韌石墨片。
該團(tuán)隊(duì)利用化學(xué)方法將石墨的小片化學(xué)組合,使材料的機(jī)械性能超過目前用于各種商業(yè)產(chǎn)品中的碳纖維復(fù)合材料。
Ray Baughman博士表示:“這些碳片用于從飛機(jī)和汽車車身到風(fēng)車葉片和運(yùn)動(dòng)設(shè)備等各種用途,最終可能會(huì)取代昂貴的碳纖維復(fù)合材料。”
如今市場(chǎng)上的碳纖維復(fù)合材料價(jià)格昂貴,部分原因是生產(chǎn)溫度極高,可能超過2500攝氏度(華氏約4500華氏度)。
北京航空航天大學(xué)化學(xué)教授兼相應(yīng)作者Qunfeng Cheng表示:“相比之下,我們的工藝可以在低于45攝氏度(113華氏度)的溫度下處理。這些片材的強(qiáng)度與疊層碳纖維復(fù)合材料的強(qiáng)度相當(dāng),并且在失效前可以吸收更高的機(jī)械能。”
研究人員受到了天然珍珠母的強(qiáng)度和韌性的啟發(fā)。珍珠層由平行的薄片組成,它們由有機(jī)材料的薄層粘合在一起,類似于用砂漿將墻上的磚粘在一起。
Baughman解釋道:“我們不是機(jī)械地大面積堆疊石墨烯片,而是將微米尺寸的石墨片氧化成并可以在水中分散,然后再通過過濾,以低成本制造定向氧化石墨烯片。 這個(gè)過程類似于通過過濾纖維漿制造紙張。”
該研究的主要作者,北航大學(xué)博士生Sijie Wan表示,加入橋聯(lián)劑的片材比不含片劑的片材強(qiáng)4.5倍和7.9倍。
Wan補(bǔ)充道:“雖然昂貴的碳纖維復(fù)合材料片可以提供相近的強(qiáng)度,但它們?cè)跀嗔亚澳軌蛭盏哪芰看蠹s是我們的石墨薄片的三分之一。此外, 由于我們的片材是在低溫下制造的,因此成本低廉。除了表現(xiàn)出較高的強(qiáng)度、韌性和抗疲勞性之外,還具有高導(dǎo)電性并能夠屏蔽電磁輻射,這些性能使得該石墨片在未來具有廣闊的應(yīng)用前景。 |