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石墨烯是一(yi)種由碳原子(zi)組(zu)成的平面薄膜，只(zhi)有(you)一(yi)個碳原子(zi)厚度，幾乎完全透(tou)明。石墨烯復合材料具有(you)強度高、韌(ren)性好(hao)、導電(dian)、導熱性能優(you)異等(deng)特性，在航空航天(tian)、電(dian)子(zi)、船舶(bo)、新能源、環(huan)境凈化等(deng)領域(yu)具有(you)廣闊的應用前景。

圖1：石墨烯原子結構

中航工業高度關(guan)注石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)等顛覆性新(xin)(xin)(xin)(xin)材料(liao)(liao)對傳統材料(liao)(liao)的(de)(de)影響，以及新(xin)(xin)(xin)(xin)型材料(liao)(liao)對先進(jin)(jin)裝備發展(zhan)的(de)(de)促進(jin)(jin)作用(yong)。為(wei)(wei)推進(jin)(jin)相關(guan)領(ling)域科技(ji)創(chuang)新(xin)(xin)(xin)(xin)，中航工業打(da)破固有(you)研(yan)(yan)發體制束縛，打(da)造(zao)了(le)(le)以年(nian)(nian)輕(qing)博士為(wei)(wei)主的(de)(de)多學(xue)(xue)科交叉(cha)、技(ji)術(shu)體系完整、創(chuang)新(xin)(xin)(xin)(xin)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)與應(ying)用(yong)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)為(wei)(wei)一體的(de)(de)創(chuang)新(xin)(xin)(xin)(xin)團隊，為(wei)(wei)推進(jin)(jin)新(xin)(xin)(xin)(xin)技(ji)術(shu)研(yan)(yan)發和(he)工程應(ying)用(yong)奠定(ding)了(le)(le)基礎。十年(nian)(nian)來，中航工業沿著從實驗室研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)到(dao)工程化研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)，再到(dao)批產技(ji)術(shu)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)的(de)(de)路(lu)徑，系統掌握(wo)了(le)(le)高品質石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)納米片、功能(neng)化石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)和(he)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)薄膜的(de)(de)工業化制備技(ji)術(shu)。緊(jin)抓“創(chuang)新(xin)(xin)(xin)(xin)驅動(dong)、需求牽引”的(de)(de)發展(zhan)思路(lu)，圍(wei)繞“加快(kuai)基礎材料(liao)(liao)升級換代(dai)”的(de)(de)主題，針對現(xian)有(you)傳統材料(liao)(liao)不足，充(chong)分發揮石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)在力學(xue)(xue)性能(neng)、電學(xue)(xue)性能(neng)和(he)熱學(xue)(xue)性能(neng)方(fang)面的(de)(de)優勢，在國際上首次提出了(le)(le)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)隱身(shen)材料(liao)(liao)、石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)防彈材料(liao)(liao)等概念(nian)，研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)范圍(wei)涵(han)蓋了(le)(le)包(bao)括金(jin)屬(shu)、非金(jin)屬(shu)等在內的(de)(de)22類(lei)新(xin)(xin)(xin)(xin)材料(liao)(liao)，在我國軍事裝備、新(xin)(xin)(xin)(xin)能(neng)源交通工具和(he)環境(jing)友(you)好裝備等領(ling)域展(zhan)現(xian)出良(liang)好的(de)(de)應(ying)用(yong)前景。目(mu)前，第一個石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)產業化公司已(yi)落(luo)戶天津。

在(zai)環境凈化材(cai)(cai)料(liao)領(ling)域(yu)，中航工業已研制出一系列超輕、強(qiang)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)、高過濾的(de)石墨烯(xi)海綿、石墨烯(xi)氣(qi)(qi)凝膠(jiao)和石墨烯(xi)纖(xian)維(wei)多孔材(cai)(cai)料(liao)等(deng)石墨烯(xi)基復合材(cai)(cai)料(liao)。實(shi)驗數據顯示(shi)，每1克這(zhe)類材(cai)(cai)料(liao)能(neng)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)超過100毫克甲(jia)醛、二氧(yang)化硫、氨氣(qi)(qi)等(deng)有毒有害氣(qi)(qi)體，或吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)超過20克對甲(jia)基藍、四氯化碳等(deng)有機污(wu)(wu)染物，對于造成嚴(yan)重污(wu)(wu)染的(de)煙(yan)氣(qi)(qi)混合排放物也具(ju)有良(liang)好的(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)效果。應用(yong)這(zhe)類材(cai)(cai)料(liao)可制成用(yong)于空氣(qi)(qi)凈化裝置的(de)空氣(qi)(qi)過濾芯、海上油污(wu)(wu)處理的(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)油氈、煙(yan)道(dao)除(chu)塵凈化的(de)布袋除(chu)塵器或濕式(shi)除(chu)塵器濾芯等(deng)。石墨烯(xi)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)材(cai)(cai)料(liao)可多次回收利用(yong)，在(zai)空氣(qi)(qi)凈化、油污(wu)(wu)處理、煙(yan)氣(qi)(qi)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)領(ling)域(yu)具(ju)有廣泛的(de)應用(yong)前景。

在(zai)電(dian)池材(cai)料(liao)領(ling)域，中航工業(ye)采用石墨烯納米片、碳納米管和導電(dian)炭(tan)黑三元(yuan)復合，開發(fa)出具(ju)有超大(da)比表面積、超高(gao)導電(dian)性能、超多活化(hua)點的復合導電(dian)漿料(liao)，實現了電(dian)導率可控(kong)和高(gao)穩定性。這種導電(dian)漿料(liao)有效解決(jue)了鋰離子電(dian)池正極材(cai)料(liao)導電性(xing)差、電池低(di)溫性(xing)能(neng)(neng)下降等(deng)問題(ti)，顯著(zhu)提高(gao)了(le)電池循環(huan)性(xing)能(neng)(neng)。石墨烯應用在(zai)高能量密度和高功率密度的鋰離子電池中，有助于(yu)鋰離子電池(chi)和(he)清潔能源動力電池(chi)等產(chan)業(ye)的升(sheng)級發展。

在導(dao)(dao)電材料(liao)領域，中(zhong)航工業通(tong)過將石墨烯納米片添加(jia)到鋁(lv)合金(jin)、銅(tong)合金(jin)、鈦(tai)合金(jin)和高溫合金(jin)等中(zhong)，增加(jia)其拉伸強度(du)和韌性，使合金(jin)的熱(re)導(dao)(dao)率、導(dao)(dao)電性等功能特性得(de)到優(you)化。目前，該研究中(zhong)心已突破(po)石墨(mo)烯鋁(lv)(lv)導(dao)體(ti)設計及制(zhi)備(bei)技(ji)術(shu)(shu)(shu)，制(zhi)備(bei)出同時(shi)兼具鋁(lv)(lv)合(he)金導(dao)線(xian)(xian)強(qiang)度和純(chun)鋁(lv)(lv)電導(dao)率的新一代石墨(mo)烯鋁(lv)(lv)導(dao)線(xian)(xian)；突破(po)石墨(mo)烯銅(tong)觸頭和石墨(mo)烯復合(he)銅(tong)導(dao)線(xian)(xian)的設計及制(zhi)備(bei)技(ji)術(shu)(shu)(shu)，有望在相同輸電能力(li)前提下大幅降低高(gao)壓導(dao)線(xian)(xian)銅(tong)材(cai)(cai)用(yong)量；突破(po)石墨(mo)烯半(ban)導(dao)電材(cai)(cai)料設計及制(zhi)備(bei)技(ji)術(shu)(shu)(shu)，制(zhi)備(bei)出了同心高(gao)壓導(dao)線(xian)(xian)用(yong)半(ban)導(dao)電屏蔽材(cai)(cai)料。以(yi)上(shang)原創性技(ji)術(shu)(shu)(shu)都已形(xing)成(cheng)發明專利、材(cai)(cai)料標準和工(gong)藝規范等成(cheng)套技(ji)術(shu)(shu)(shu)文件(jian)，為實現石墨(mo)烯技(ji)術(shu)(shu)(shu)在電線(xian)(xian)電纜材(cai)(cai)料上(shang)的系列化應用(yong)奠定了技(ji)術(shu)(shu)(shu)基礎。

圖(tu)2：石墨(mo)烯的(de)(de)添加(jia)對鈦合金(jin)導熱系(xi)數(shu)的(de)(de)影(ying)響

在(zai)電子封裝(zhuang)材(cai)料領(ling)域，中航工業通過將石(shi)墨烯納米片(pian)添加到鋁(lv)合(he)金中(zhong)，開(kai)發出了線(xian)膨脹(zhang)系(xi)數可控(kong)的新一(yi)代高性能電子封裝(zhuang)材(cai)料。與(yu)傳統的(de)鋁-硅合金(jin)相比(bi)，這種材(cai)料的導熱性(xing)能提升(sheng)1倍(bei)以上(shang)，強度(du)提升(sheng)90%；與鋁-碳化硅材(cai)料相比，導熱性(xing)能提升(sheng)50%，價格(ge)降(jiang)低一半。這(zhe)種材(cai)料可用于雷(lei)達收發模塊封裝、大功率(lv)半導體器件底板(ban)等，對相關產(chan)業的技(ji)術升(sheng)級具有重要(yao)意(yi)義。

下一(yi)步(bu)，中(zhong)航(hang)工業將(jiang)在石墨烯材料(liao)領域持續開展自主創新研究，并進(jin)一(yi)步(bu)拓展石墨(mo)烯在航(hang)空航(hang)天、能(neng)源、電子(zi)和生物等領域的(de)應用，未來(lai)有望(wang)形(xing)成多(duo)個產(chan)業集(ji)群，給相關新材料領(ling)域(yu)帶來(lai)革命性的變化。

同時，國資委將進一(yi)步(bu)跟蹤石墨烯及其復(fu)合材料技術研究進度，推動中(zhong)央企業積極參與應用推廣，促進相(xiang)關產業發展和(he)中(zhong)央企業轉型升級。