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石墨(mo)烯是一(yi)種由碳原子(zi)組成的平(ping)面薄膜(mo)，只有(you)(you)一(yi)個碳原子(zi)厚度(du)，幾(ji)乎完全透(tou)明。石墨(mo)烯復合材料具有(you)(you)強度(du)高、韌(ren)性好、導(dao)電、導(dao)熱性能優異等特(te)性，在航(hang)空航(hang)天、電子(zi)、船舶、新能源、環境凈化等領域具有(you)(you)廣闊的應用(yong)前景。

圖1：石(shi)墨烯(xi)原子結構

中航(hang)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)高(gao)度關(guan)注(zhu)石(shi)(shi)墨烯(xi)等(deng)顛(dian)覆性(xing)新(xin)(xin)材(cai)(cai)料對傳統材(cai)(cai)料的(de)(de)影響，以及新(xin)(xin)型材(cai)(cai)料對先進(jin)裝(zhuang)備發展的(de)(de)促進(jin)作(zuo)用(yong)(yong)。為(wei)推進(jin)相(xiang)關(guan)領域科技(ji)創新(xin)(xin)，中航(hang)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)打破固(gu)有(you)研(yan)(yan)發體制(zhi)束(shu)縛，打造了以年(nian)輕(qing)博士為(wei)主的(de)(de)多學科交(jiao)叉、技(ji)術體系完(wan)整、創新(xin)(xin)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)與應用(yong)(yong)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)為(wei)一體的(de)(de)創新(xin)(xin)團(tuan)隊，為(wei)推進(jin)新(xin)(xin)技(ji)術研(yan)(yan)發和工(gong)(gong)程(cheng)應用(yong)(yong)奠定了基(ji)礎(chu)(chu)。十年(nian)來，中航(hang)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)沿(yan)著從實驗室(shi)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)到工(gong)(gong)程(cheng)化(hua)(hua)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)，再到批(pi)產(chan)技(ji)術研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)的(de)(de)路徑，系統掌握(wo)了高(gao)品質石(shi)(shi)墨烯(xi)納米片、功(gong)能(neng)(neng)化(hua)(hua)石(shi)(shi)墨烯(xi)和石(shi)(shi)墨烯(xi)薄膜的(de)(de)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)化(hua)(hua)制(zhi)備技(ji)術。緊(jin)抓(zhua)“創新(xin)(xin)驅動(dong)、需求牽引(yin)”的(de)(de)發展思路，圍(wei)繞“加快基(ji)礎(chu)(chu)材(cai)(cai)料升級換(huan)代”的(de)(de)主題(ti)，針對現有(you)傳統材(cai)(cai)料不足，充分發揮石(shi)(shi)墨烯(xi)在力(li)學性(xing)能(neng)(neng)、電學性(xing)能(neng)(neng)和熱學性(xing)能(neng)(neng)方面的(de)(de)優勢，在國際(ji)上首(shou)次提(ti)出(chu)了石(shi)(shi)墨烯(xi)隱(yin)身材(cai)(cai)料、石(shi)(shi)墨烯(xi)防(fang)彈材(cai)(cai)料等(deng)概(gai)念，研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)范圍(wei)涵蓋了包(bao)括金(jin)屬、非金(jin)屬等(deng)在內的(de)(de)22類(lei)新(xin)(xin)材(cai)(cai)料，在我國軍事裝(zhuang)備、新(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)交(jiao)通工(gong)(gong)具和環境友好(hao)裝(zhuang)備等(deng)領域展現出(chu)良好(hao)的(de)(de)應用(yong)(yong)前景。目前，第一個石(shi)(shi)墨烯(xi)產(chan)業(ye)(ye)(ye)化(hua)(hua)公(gong)司已落(luo)戶天津。

在(zai)環境凈化材(cai)料(liao)(liao)領域(yu)，中(zhong)航工(gong)業已研(yan)制(zhi)出一(yi)系列超輕(qing)、強吸(xi)附(fu)(fu)、高過(guo)(guo)濾的(de)石(shi)墨(mo)烯(xi)海(hai)綿、石(shi)墨(mo)烯(xi)氣(qi)(qi)凝(ning)膠(jiao)和石(shi)墨(mo)烯(xi)纖維(wei)多孔材(cai)料(liao)(liao)等石(shi)墨(mo)烯(xi)基(ji)復(fu)合材(cai)料(liao)(liao)。實驗數據顯示(shi)，每1克這類材(cai)料(liao)(liao)能吸(xi)附(fu)(fu)超過(guo)(guo)100毫(hao)克甲醛、二(er)氧化硫(liu)、氨氣(qi)(qi)等有毒有害氣(qi)(qi)體，或吸(xi)附(fu)(fu)超過(guo)(guo)20克對(dui)甲基(ji)藍(lan)、四氯化碳等有機污染物，對(dui)于造成嚴(yan)重污染的(de)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)混合排(pai)放物也具有良好的(de)吸(xi)附(fu)(fu)效果(guo)。應用這類材(cai)料(liao)(liao)可制(zhi)成用于空(kong)氣(qi)(qi)凈化裝(zhuang)置(zhi)的(de)空(kong)氣(qi)(qi)過(guo)(guo)濾芯(xin)、海(hai)上油(you)污處理的(de)吸(xi)油(you)氈、煙(yan)(yan)道(dao)除塵凈化的(de)布袋除塵器(qi)或濕式除塵器(qi)濾芯(xin)等。石(shi)墨(mo)烯(xi)吸(xi)附(fu)(fu)材(cai)料(liao)(liao)可多次回收利(li)用，在(zai)空(kong)氣(qi)(qi)凈化、油(you)污處理、煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)吸(xi)附(fu)(fu)領域(yu)具有廣(guang)泛的(de)應用前景。

在電(dian)(dian)池材料領(ling)域，中航工業采用石墨烯(xi)納米片、碳納米管和導電(dian)(dian)炭黑三元復(fu)合，開發出具有超(chao)(chao)大(da)比表面積(ji)、超(chao)(chao)高導電(dian)(dian)性能(neng)、超(chao)(chao)多(duo)活化點的復(fu)合導電(dian)(dian)漿料，實現(xian)了電(dian)(dian)導率可控和高穩定性。這種導電(dian)(dian)漿料有效解(jie)決(jue)了鋰(li)離子電(dian)(dian)池正極材料導電(dian)性差、電(dian)池(chi)低溫性能下降等問題，顯著提高了電(dian)池(chi)循(xun)環(huan)性能。石墨烯應(ying)用在高能量密(mi)度和高功率密(mi)度的鋰(li)離子電池中，有(you)助于(yu)鋰離子電池(chi)和清潔(jie)能源動(dong)力電池(chi)等(deng)產(chan)業的升級發展。

在導電材料領(ling)域(yu)，中(zhong)航工(gong)業通過將石墨烯納(na)米片添加到鋁合(he)金(jin)、銅(tong)合(he)金(jin)、鈦合(he)金(jin)和高溫合(he)金(jin)等(deng)中(zhong)，增加其拉伸強度和韌(ren)性，使(shi)合(he)金(jin)的(de)熱導率、導電性等(deng)功能特性得到優化。目前，該(gai)研究中(zhong)心已突(tu)破石墨(mo)烯(xi)(xi)鋁(lv)導(dao)(dao)體(ti)設計及制(zhi)備技術，制(zhi)備出同(tong)時兼具鋁(lv)合金導(dao)(dao)線(xian)強(qiang)度和(he)純(chun)鋁(lv)電(dian)(dian)導(dao)(dao)率的(de)新一代石墨(mo)烯(xi)(xi)鋁(lv)導(dao)(dao)線(xian)；突(tu)破石墨(mo)烯(xi)(xi)銅(tong)觸(chu)頭和(he)石墨(mo)烯(xi)(xi)復合銅(tong)導(dao)(dao)線(xian)的(de)設計及制(zhi)備技術，有望在相同(tong)輸(shu)電(dian)(dian)能力前(qian)提下大幅降(jiang)低高壓導(dao)(dao)線(xian)銅(tong)材(cai)用量；突(tu)破石墨(mo)烯(xi)(xi)半(ban)導(dao)(dao)電(dian)(dian)材(cai)料(liao)設計及制(zhi)備技術，制(zhi)備出了同(tong)心高壓導(dao)(dao)線(xian)用半(ban)導(dao)(dao)電(dian)(dian)屏蔽材(cai)料(liao)。以上原創性技術都已形成發明專利、材(cai)料(liao)標(biao)準(zhun)和(he)工(gong)藝規范等成套技術文件，為實(shi)現石墨(mo)烯(xi)(xi)技術在電(dian)(dian)線(xian)電(dian)(dian)纜(lan)材(cai)料(liao)上的(de)系列化(hua)應用奠定了技術基礎。

圖(tu)2：石墨烯的(de)(de)添加(jia)對(dui)鈦合(he)金導(dao)熱系數的(de)(de)影響

在電子封裝材料領域，中航工業通過將石墨烯納米片添加到鋁合金中(zhong)，開發出了線膨脹(zhang)系數(shu)可控的新一代高性能電子(zi)封裝材料(liao)。與傳統的鋁-硅合(he)金(jin)相比，這種材料的導(dao)熱性(xing)能提(ti)升(sheng)1倍以(yi)上，強(qiang)度提(ti)升(sheng)90%；與鋁-碳化硅材料相比，導(dao)熱性(xing)能提(ti)升(sheng)50%，價格降低一半。這種(zhong)材料可用于雷達收發模塊封裝、大功(gong)率半導(dao)體器件底板(ban)等(deng)，對相關產(chan)業的技術升(sheng)級具(ju)有重要意義。

下一(yi)步，中航工(gong)業將在石墨烯材料領域持續(xu)開展(zhan)自主創新研究，并進一(yi)步拓展石墨烯在航空航天、能源、電(dian)子和生物等領域的(de)應用(yong)，未來有望形成多個(ge)產業集群，給(gei)相關新材料領域帶(dai)來革命性的變化。

同時(shi)，國(guo)資(zi)委將進一步(bu)跟蹤石墨烯及其復合材(cai)料技術研究進度，推動(dong)中(zhong)(zhong)央企(qi)業(ye)積極參與(yu)應用推廣(guang)，促進相關產業(ye)發展(zhan)和中(zhong)(zhong)央企(qi)業(ye)轉型升級。