碳纤维复合材料新革命!火箭院与哈工大联合研制出“石墨烯纳米增强新型复合材料”,力学性能提升10%以上

发布时间 : 2018-07-06     来源 : 中国运载火箭技术研究院新闻中心

  近日,中国运载火箭技术研究院(简称“火箭院”)研发中心与哈尔滨工业大学联合研制出“石墨烯纳米增强新型复合材料”,将掀起碳纤维复合材料领域的新革命!该材料在传统碳纤维复合材料的基础上,典型力学性能提升了10%以上,且具有导电、电磁屏蔽、防潮等多种功能,将为未来航空航天型号综合性能的提升提供重要支撑。

 
 

△石墨烯纳米增强新型复合材料

 

△石墨烯纳米增强新型复合材料的微观结构

  该项目研制人员吴迪介绍,近年来,碳纤维复合材料可有效为飞行器减重增效,在航空航天等领域的应用比例逐渐提高。为了进一步提高该材料的韧性、强度、刚度、层间界面性能等,研究人员一直在不懈努力。
纳米增强结构可有效提高碳纤维复合材料的性能,是一种颠覆性的技术途径。近年来,一直是业内研究的热点。然而,传统的做法是用碳纳米管作为增强结构,但存在诸多技术瓶颈和局限性,材料均匀性较差,难以在工程中应用。此外,材料强度虽有提高,却损耗了韧性,容易发生脆性破坏。
  研发中心与哈尔滨工业大学联合攻关,研发中心负责仿真设计,哈工大负责材料研制。双方以氧化石墨烯为材料,制备出一种新的增强结构——石墨烯海绵(纳米碳的宏观骨架)。吴迪说,如果把石墨烯海绵比作人体“骨架”,碳纤维复合材料就是“肌肉”。两者能够均匀地复合在一起,形成“石墨烯纳米增强新型复合材料”,典型力学性能均能提升10%以上。同时,该材料还具备良好的导电性、电磁屏蔽功能及防潮防水性能,大大拓宽应用领域。
  “石墨烯纳米增强新型复合材料”的成功研制,颠覆性地提高了现有复合材料的性能水平,为纳米增强复合材料技术研究开辟了新的途径,也为未来航空航天飞行器轻质化设计奠定了材料基础。

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