研究人员在低温下制造出高强度超强韧石墨片

发布时间：2018/5/10 0:04:58

近日，由中国北京航空航天大学和德克萨斯大学达拉斯分校组成的国际研究小组，在低温条件下，开发出了一种高强度超韧石墨片。

该团队利用化学方法将石墨的小片化学组合，使材料的机械性能超过目前用于各种商业产品中的碳纤维复合材料。

Ray Baughman博士表示：“这些碳片用于从飞机和汽车车身到风车叶片和运动设备等各种用途，*终可能会取代昂贵的碳纤维复合材料。”

如今市场上的碳纤维复合材料价格昂贵，部分原因是生产温度极高，可能超过2500摄氏度（华氏约4500华氏度）。

北京航空航天大学化学教授兼相应作者Qunfeng Cheng表示：“相比之下，我们的工艺可以在低于45摄氏度（113华氏度）的温度下处理。这些片材的强度与叠层碳纤维复合材料的强度相当，并且在失效前可以吸收更高的机械能。”

研究人员受到了天然珍珠母的强度和韧性的启发。珍珠层由平行的薄片组成，它们由有机材料的薄层粘合在一起，类似于用砂浆将墙上的砖粘在一起。

Baughman解释道：“我们不是机械地大面积堆叠石墨烯片，而是将微米尺寸的石墨片氧化成并可以在水中分散，然后再通过过滤，以低成本制造定向氧化石墨烯片。这个过程类似于通过过滤纤维浆制造纸张。”

该研究的主要作者，北航大学博士生Sijie Wan表示，加入桥联剂的片材比不含片剂的片材强4.5倍和7.9倍。

Wan补充道：“虽然昂贵的碳纤维复合材料片可以提供相近的强度，但它们在断裂前能够吸收的能量大约是我们的石墨薄片的三分之一。此外，由于我们的片材是在低温下制造的，因此成本低廉。除了表现出较高的强度、韧性和抗疲劳性之外，还具有高导电性并能够屏蔽电磁辐射，这些性能使得该石墨片在未来具有广阔的应用前景。

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