新型石墨烯材料開發成功 薄如紙硬如鋼

2011-04-22 15:18

澳大利亞悉尼科技大學的科學家日前宣布，他們開發出了一種厚度和紙相當、強度比鋼還高的石墨烯複合材料，這種納米結構的石墨烯材料復驗性測試結果良好，有望在汽車製造、航空工業、電子以及光學等領域引發革命性變革。相關論文發表在最新一期《應用物理學》雜誌上。

由悉尼科技大學王國秀（音）教授帶領的這個研究小組，通過合成法和熱加工法對石墨進行提純和過濾，進而將其製成像紙一樣薄的薄片。這種石墨烯紙（GP）在微觀上呈單層六角形碳素晶格結構，具有獨特的熱學、電學和機械性能。對比實驗顯示，與普通鋼材相比，石墨烯紙在重量上要輕6倍，密度上小5到6倍，強度上大2倍，抗拉強度大10倍，抗彎剛度大13倍。

負責該項研究的阿里·利薩·蘭迪巴托契說，此前還沒有人用類似的方法製造出有如此性能的石墨烯紙，這種材料與鋼相比不但更輕、更強、更靈活，而且還可回收和循環使用，是一種環境友好型產品，有望在汽車製造和航空工業領域首先獲得應用。與傳統的鋼材和鋁材相比，用新材料製成的汽車和飛機不但會更加省油，產生的排放也會更少，同時其運行成本也會更加低廉。

據瞭解，目前不少飛機和汽車製造商已經開始用碳纖維材料取代金屬材料。空客A350碳纖維複合材料用量已佔總重量的40%；波音787機翼和機身上使用的碳纖維複合材料超過50%。採用這種材料的客機油耗少，減排效果顯著，維護方便，能夠給航空公司節省燃料和維護費用，出現後立即引起了世界各國的關注。被喻為「公路上的F1」的梅賽德斯奔馳SLR邁凱輪跑車也採用了高強度碳複合材料，其最高時速可達334公里/小時，100公里內的加速僅需3.8秒。與碳纖維複合材料相比，石墨烯紙的性能無疑更為出色。

蘭迪巴托契說，10年來越來越多的金屬材料已經被碳基材料取代，以澳大利亞為例，在其採礦業、材料加工和製造業中，碳基材料的應用正日漸廣泛。而澳大利亞具有豐富的石墨資源，為石墨烯材料的大規模生產和開發提供了便利。