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石墨烯有望替代碳纤维复合材料

人气:109 发布时间:2018-05-13
摘要:

日前,北京航空航天大學程群峰教授課題組和美國得克薩斯大學達拉斯分校雷·鮑曼團隊共同採用室溫π—π共軛鍵和共價鍵有序交聯策略,仿生構筑了超強、超韌、高導電的多功能石墨烯復合薄膜。這種廉價、低溫的高性能多功能石墨烯納米復合材料在航空航天、汽車、柔性電子器件等領域具有廣泛應用前景,並有望替代目前廣泛應用的碳纖維復合材料。

據了解,輕質高強的碳纖維復合材料在日常生活中具有廣泛的應用,尤其是在航空、航天、汽車以及運動器材等領域。然而,碳纖維復合材料在制備和使用時存在諸多缺點:合成碳纖維需要高溫(超過2500攝氏度)石墨化,成本較高﹔由於較弱的界面作用,碳纖維與聚合物基體之間容易發生分層﹔碳纖維復合材料的電學性能較低,不能滿足特殊應用需求。而新材料可在45攝氏度以下的室溫進行制備,強度與碳纖維復合材料相當,成本更加低廉,易實現商業規模化制備。此外,這種薄膜材料的拉伸斷裂強度是普通石墨烯薄膜的4.5倍,韌性是后者的7.9倍。

程群峰介紹,該研究通過原位拉曼表征,從分子尺度揭示了π—π共軛鍵和共價鍵有序界面交聯作用的強韌機制,為制備高性能石墨烯納米復合材料提供了重要理論指導。同時,這種小分子有序交聯的石墨烯復合薄膜還具有高導電性能、高電磁屏蔽性能,以及優異的抗腐蝕性能和耐疲勞性能。

责任编辑:环球石墨烯网