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石(shi)墨烯(xi)是一(yi)種(zhong)由(you)碳原(yuan)子組(zu)成的(de)平面薄膜，只有一(yi)個碳原(yuan)子厚度，幾乎完全透明(ming)。石(shi)墨烯(xi)復(fu)合(he)材料具有強度高、韌性好、導電、導熱(re)性能優異等(deng)特性，在航空航天(tian)、電子、船(chuan)舶、新能源(yuan)、環境凈化等(deng)領(ling)域具有廣闊的(de)應(ying)用(yong)前景。

圖(tu)1：石墨烯原子結構

中(zhong)航工業(ye)(ye)高度關(guan)注石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)等(deng)顛(dian)覆性新材(cai)料(liao)(liao)對(dui)傳(chuan)(chuan)統材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)影響，以及(ji)新型材(cai)料(liao)(liao)對(dui)先(xian)進(jin)(jin)(jin)裝備發(fa)展的(de)(de)促進(jin)(jin)(jin)作用(yong)。為推進(jin)(jin)(jin)相關(guan)領域(yu)科(ke)技創(chuang)新，中(zhong)航工業(ye)(ye)打(da)(da)破(po)固有(you)研(yan)(yan)(yan)(yan)發(fa)體(ti)制束(shu)縛，打(da)(da)造了以年(nian)輕(qing)博士為主(zhu)(zhu)的(de)(de)多學(xue)科(ke)交叉、技術體(ti)系完整(zheng)、創(chuang)新研(yan)(yan)(yan)(yan)究與(yu)應(ying)(ying)用(yong)研(yan)(yan)(yan)(yan)究為一體(ti)的(de)(de)創(chuang)新團隊，為推進(jin)(jin)(jin)新技術研(yan)(yan)(yan)(yan)發(fa)和工程應(ying)(ying)用(yong)奠定了基礎(chu)。十年(nian)來(lai)，中(zhong)航工業(ye)(ye)沿(yan)著從實驗室研(yan)(yan)(yan)(yan)究到工程化(hua)研(yan)(yan)(yan)(yan)究，再到批產技術研(yan)(yan)(yan)(yan)究的(de)(de)路徑，系統掌握了高品質石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)納米(mi)片、功能(neng)(neng)化(hua)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)和石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)薄膜(mo)的(de)(de)工業(ye)(ye)化(hua)制備技術。緊抓“創(chuang)新驅動、需求牽(qian)引”的(de)(de)發(fa)展思路，圍繞“加快基礎(chu)材(cai)料(liao)(liao)升(sheng)級換代”的(de)(de)主(zhu)(zhu)題，針對(dui)現有(you)傳(chuan)(chuan)統材(cai)料(liao)(liao)不足，充分(fen)發(fa)揮石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)在(zai)(zai)力學(xue)性能(neng)(neng)、電學(xue)性能(neng)(neng)和熱學(xue)性能(neng)(neng)方(fang)面的(de)(de)優勢，在(zai)(zai)國(guo)際(ji)上首次提(ti)出了石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)隱(yin)身材(cai)料(liao)(liao)、石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)防彈材(cai)料(liao)(liao)等(deng)概念(nian)，研(yan)(yan)(yan)(yan)究范圍涵蓋了包括金屬(shu)、非金屬(shu)等(deng)在(zai)(zai)內的(de)(de)22類新材(cai)料(liao)(liao)，在(zai)(zai)我國(guo)軍事裝備、新能(neng)(neng)源交通(tong)工具和環境友好(hao)裝備等(deng)領域(yu)展現出良好(hao)的(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)前景。目前，第(di)一個石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)產業(ye)(ye)化(hua)公司已(yi)落戶天津。

在環(huan)境凈(jing)(jing)(jing)化(hua)材(cai)(cai)料領域(yu)，中航工業已研制(zhi)出(chu)一(yi)系列(lie)超輕、強吸附(fu)、高過濾的石(shi)墨(mo)烯(xi)海綿、石(shi)墨(mo)烯(xi)氣(qi)凝膠和石(shi)墨(mo)烯(xi)纖維(wei)多(duo)孔(kong)材(cai)(cai)料等石(shi)墨(mo)烯(xi)基復合材(cai)(cai)料。實驗數據(ju)顯示(shi)，每1克(ke)這(zhe)類材(cai)(cai)料能(neng)吸附(fu)超過100毫克(ke)甲醛、二氧化(hua)硫(liu)、氨氣(qi)等有毒(du)有害(hai)氣(qi)體，或吸附(fu)超過20克(ke)對甲基藍、四氯化(hua)碳(tan)等有機污(wu)染物，對于造成(cheng)嚴重污(wu)染的煙氣(qi)混(hun)合排放物也具有良好(hao)的吸附(fu)效(xiao)果。應(ying)用(yong)這(zhe)類材(cai)(cai)料可(ke)制(zhi)成(cheng)用(yong)于空氣(qi)凈(jing)(jing)(jing)化(hua)裝(zhuang)置的空氣(qi)過濾芯、海上油污(wu)處理的吸油氈、煙道(dao)除塵凈(jing)(jing)(jing)化(hua)的布(bu)袋除塵器或濕式除塵器濾芯等。石(shi)墨(mo)烯(xi)吸附(fu)材(cai)(cai)料可(ke)多(duo)次回收利用(yong)，在空氣(qi)凈(jing)(jing)(jing)化(hua)、油污(wu)處理、煙氣(qi)吸附(fu)領域(yu)具有廣泛的應(ying)用(yong)前景(jing)。

在電(dian)池材料(liao)領域，中(zhong)航工業(ye)采(cai)用石墨烯納米片、碳納米管和導(dao)電(dian)炭黑三元復(fu)合，開發出具有超(chao)(chao)大比表(biao)面積、超(chao)(chao)高導(dao)電(dian)性能(neng)、超(chao)(chao)多活化點(dian)的(de)復(fu)合導(dao)電(dian)漿(jiang)料(liao)，實現了電(dian)導(dao)率可控和高穩(wen)定性。這(zhe)種導(dao)電(dian)漿(jiang)料(liao)有效解決了鋰離子電(dian)池正極(ji)材料(liao)導電(dian)性差(cha)、電(dian)池低溫性能下降等問題，顯著(zhu)提高了電(dian)池循環(huan)性能。石墨烯(xi)應用在高(gao)能量密度和高(gao)功率密度的鋰離子電(dian)池中，有助于鋰離子電池和清(qing)潔能(neng)源動(dong)力電池等產(chan)業的升(sheng)級發展。

在導(dao)電(dian)材料領(ling)域，中航工業(ye)通過將(jiang)石墨烯納米片添加(jia)到鋁合(he)金、銅合(he)金、鈦合(he)金和高溫(wen)合(he)金等中，增(zeng)加(jia)其拉伸強度和韌性，使合(he)金的熱導(dao)率(lv)、導(dao)電(dian)性等功能特性得到優(you)化(hua)。目前，該研(yan)究中心(xin)已突破(po)石(shi)墨烯鋁導(dao)(dao)(dao)體(ti)設計及(ji)制備(bei)技(ji)(ji)術(shu)，制備(bei)出(chu)同時兼具鋁合金導(dao)(dao)(dao)線(xian)(xian)(xian)強度(du)和純鋁電(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)(dao)率的新(xin)一代石(shi)墨烯鋁導(dao)(dao)(dao)線(xian)(xian)(xian)；突破(po)石(shi)墨烯銅觸頭和石(shi)墨烯復合銅導(dao)(dao)(dao)線(xian)(xian)(xian)的設計及(ji)制備(bei)技(ji)(ji)術(shu)，有(you)望(wang)在(zai)相(xiang)同輸電(dian)(dian)(dian)能力前(qian)提下大幅降低高壓導(dao)(dao)(dao)線(xian)(xian)(xian)銅材(cai)(cai)用量；突破(po)石(shi)墨烯半導(dao)(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)材(cai)(cai)料(liao)設計及(ji)制備(bei)技(ji)(ji)術(shu)，制備(bei)出(chu)了同心高壓導(dao)(dao)(dao)線(xian)(xian)(xian)用半導(dao)(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)屏蔽材(cai)(cai)料(liao)。以(yi)上(shang)原創(chuang)性技(ji)(ji)術(shu)都已形成發明專利、材(cai)(cai)料(liao)標準和工(gong)藝規范等成套技(ji)(ji)術(shu)文件，為實現石(shi)墨烯技(ji)(ji)術(shu)在(zai)電(dian)(dian)(dian)線(xian)(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)纜(lan)材(cai)(cai)料(liao)上(shang)的系(xi)列化應用奠定了技(ji)(ji)術(shu)基礎。

圖2：石(shi)墨烯的添(tian)加對鈦合金導熱系數的影響

在電(dian)子封(feng)裝材(cai)料(liao)領域，中航工業通過將石墨烯納米片(pian)添加到鋁合金中，開(kai)發(fa)出(chu)了線膨(peng)脹(zhang)系(xi)數可控的新一代(dai)高性能(neng)電子封裝材料。與傳統的(de)鋁(lv)-硅合金相比，這種(zhong)材料(liao)的導熱(re)性能提升(sheng)1倍以上，強度提升(sheng)90%；與鋁-碳化硅材料相比，導熱(re)性能提升(sheng)50%，價格(ge)降低一半(ban)。這種材料可用于雷達(da)收(shou)發模(mo)塊封裝、大功率半(ban)導體器件(jian)底板等，對(dui)相關產業的(de)技術(shu)升(sheng)級(ji)具有重要意義。

下一(yi)步，中(zhong)航工業將在石墨(mo)烯材料(liao)領(ling)域持續開(kai)展自主創新研究，并進一(yi)步拓(tuo)展石墨烯(xi)在(zai)航(hang)(hang)空航(hang)(hang)天、能源、電子和生物等(deng)領域(yu)的應(ying)用(yong)，未來有(you)望(wang)形成多個產業集(ji)群，給相(xiang)關(guan)新材料領域(yu)帶來革命性(xing)的變化。

同時(shi)，國資委(wei)將進一(yi)步跟(gen)蹤(zong)石(shi)墨烯及其復(fu)合材料技術研究進度，推動中央企(qi)業(ye)積極參與應用推廣(guang)，促進相關產業(ye)發展和(he)中央企(qi)業(ye)轉型升(sheng)級。