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我國在世界領(lǐng)先的石墨烯合金

石墨烯具有獨特的二維結(jié)構(gòu)、高強度、高導(dǎo)電性能和高導(dǎo)熱性能等超強的力學和功能特性，被認為是最理想的復(fù)合材料增強相，坊間有戲言，稱其“除了不能吃，石墨烯可以用于一切領(lǐng)域，一切產(chǎn)品中，有專家甚至認為，未來10——20年石墨烯將引發(fā)一場技術(shù)革命。

通常金屬基復(fù)合材料都是以包括顆粒、晶須、纖維等形態(tài)的陶瓷相作為增強體，在金屬基體中引入均勻分散的納米級增強體粒子，所得到的金屬基復(fù)合材料往往可以具有更理想的力學性能及導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐磨、耐蝕、耐高溫和抗氧化性能。

由我國自主研發(fā)的鋁基石墨烯復(fù)合材料——烯鋁合金架空導(dǎo)線，相對于傳統(tǒng)材料導(dǎo)電率不降或微降的前提下，大幅度提升材料抗拉強度，克服了抗拉強度與導(dǎo)電率的矛盾關(guān)系，使得中國在石墨烯應(yīng)用于金屬領(lǐng)域的發(fā)展道路上邁出了關(guān)鍵一步。

目前，中天科技已在工業(yè)化連鑄連軋生產(chǎn)線上成功試生產(chǎn)。新疆眾合與深圳前海烯匯材料科技合伙企業(yè)及河南省遠洋粉體科技股份有限公司共同成立新疆石墨烯新材料科技有限公司研究開發(fā)“石墨烯鋁合金導(dǎo)線桿材”，推廣石墨烯鋁合金導(dǎo)線桿材。

鋁基石墨烯復(fù)合材料不僅可以開發(fā)鋁及鋁合金架空導(dǎo)線產(chǎn)品，還可以開發(fā)多種金屬制品領(lǐng)域，引領(lǐng)中國高端的石墨烯復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展，帶來良好的經(jīng)濟和社會效益。

神奇石墨烯助力鋁合金

眾所周知，鋁合金具有低密度、高強度和良好延展性，但是鋁合金作為結(jié)構(gòu)材料，受到導(dǎo)電性和抗拉強度的制約，電纜行業(yè)“以鋁代銅”的進展并不樂觀。因此，如何提高鋁合金強度一直是研究者的主攻方向。在鋁合金中填加石墨、碳化硅、碳化硼和碳納米管制備鋁基復(fù)合材料來提高合金強度成為學者們研究方向。而石墨烯具備優(yōu)異的力學性能、熱學性能和電學性能，是制備金屬基納米復(fù)合材料最為理想的增強體之一。然而，如何將石墨烯納米片均勻分散到金屬基體中，同時使石墨烯和金屬間形成良好的接觸界面且不破壞石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)成為研究中的重點難題。鋁基石墨烯復(fù)合材料解決了石墨烯與基體金屬的潤濕性、石墨烯與基體金屬的界面結(jié)合強度、石墨烯與金屬基體的界面明確、石墨烯在金屬基體中的形貌和分散均勻性可控等技術(shù)難題。鋁基石墨烯復(fù)合材料桿材抗拉強度提升范圍25%——50%，達到國內(nèi)外先進水平。鋁基石墨烯復(fù)合材料桿材，帶來更高的產(chǎn)能、更低的成本，對該復(fù)合材料未來的產(chǎn)業(yè)化推廣進程具有重要意義。

目前，行業(yè)內(nèi)已掀起石墨烯淘金熱，日、韓、德、英等國家也都把石墨烯材料及產(chǎn)品定為未來革新產(chǎn)業(yè)之一，投入巨資推動石墨烯研發(fā)和商業(yè)化應(yīng)用研究。鋁基石墨烯復(fù)合材料，在石墨烯的助力下，鋁材用量可以進一步減少，實現(xiàn)更大程度的輕量化，其經(jīng)濟和社會效益十分顯著，“以鋁代鋼”成為現(xiàn)實。鋁基石墨烯復(fù)合材料產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用，推動了我國石墨烯復(fù)合材料的發(fā)展，點亮了石墨烯大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化前行之路。