新型石墨烯材料薄如纸硬如钢

2011-4-22 11:33 来源: 中国科学院
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  据美国物理学家组织网4月21日报道,澳大利亚悉尼科技大学的科学家日前宣布,他们开发出了一种厚度和纸相当、强度比钢还高的石墨烯复合材料,这种纳米结构的石墨烯材料复验性测试结果良好,有望在汽车制造、航空工业、电子以及光学等领域引发革命性变革。相关论文发表在最新一期《应用物理学》杂志上。

  由悉尼科技大学王国秀(音)教授带领的这个研究小组,通过合成法和热加工法对石墨进行提纯和过滤,进而将其制成像纸一样薄的薄片。这种石墨烯纸(GP)在微观上呈单层六角形碳素晶格结构,具有独特的热学、电学和机械性能。对比实验显示,与普通钢材相比,石墨烯纸在重量上要轻6倍,密度上小5到6倍,强度上大2倍,抗拉强度大10倍,抗弯刚度大13倍。

  负责该项研究的阿里·利萨·兰迪巴托契说,此前还没有人用类似的方法制造出有如此性能的石墨烯纸,这种材料与钢相比不但更轻、更强、更灵活,而且还可回收和循环使用,是一种环境友好型产品,有望在汽车制造和航空工业领域首先获得应用。与传统的钢材和铝材相比,用新材料制成的汽车和飞机不但会更加省油,产生的排放也会更少,同时其运行成本也会更加低廉。

  据了解,目前不少飞机和汽车制造商已经开始用碳纤维材料取代金属材料。空客A350碳纤维复合材料用量已占总重量的40%;波音787机翼和机身上使用的碳纤维复合材料超过50%。采用这种材料的客机油耗少,减排效果显著,维护方便,能够给航空公司节省燃料和维护费用,出现后立即引起了世界各国的关注。被喻为“公路上的F1”的梅赛德斯奔驰SLR迈凯轮跑车也采用了高强度碳复合材料,其最高时速可达334公里/小时,100公里内的加速仅需3.8秒。与碳纤维复合材料相比,石墨烯纸的性能无疑更为出色。

  兰迪巴托契说,10年来越来越多的金属材料已经被碳基材料取代,以澳大利亚为例,在其采矿业、材料加工和制造业中,碳基材料的应用正日渐广泛。而澳大利亚具有丰富的石墨资源,为石墨烯材料的大规模生产和开发提供了便利。