石墨烯在军用功能材料领域的应用

摘要:新型材料正在逐渐进入我们的生活,并发挥着越来越多的作用。石墨烯作为一种具有异乎寻常特性的极薄的碳原子材料,在近几年来吸引了研究人员巨大的关注。本文主要介绍石墨烯在军用功能材料领域的应用,重点阐述杭州驰飞超声波设备有限公司(以下简称“驰飞超声波”)研制的超声波纳米制备装置在石墨烯合成的优势。

关键词:驰飞超声波;超声波纳米制备装置;石墨烯;防弹衣


研究报告称,石墨烯新材料能够支撑起相当于其自身重量40万倍的物体而不发生弯曲。一个这种石墨烯泡沫可以承受力度超过每平方英寸1.45万磅的外力重击,这几乎相当于处于在美国关岛沿海的马里亚纳海沟,这个深达10924米的世界海洋最深处,所经受的巨大压力。值得一提的是,这种石墨烯材料还可以被挤压成其原始大小的5%,且依然能够恢复原来的形态,即便重复1000次,依然完好无损。因而,石墨烯这种耐高压耐冲击的超硬特性意味着它在未来的研发过程中,或许可以用在防弹衣的内部和坦克的表面作为缓冲垫,以吸收来自射弹(如子弹、炮弹、火箭弹等)的冲击力。在美国科学家的模拟实验中,仅10-100纳米厚的石墨烯,就能够抵御相当于AK47射出子弹速度的冲击力,这就意味着,若“石墨烯防弹衣”能够制成,抵御普通子弹的冲击力将是小菜一碟。

而阻碍石墨烯防弹衣走出实验室走向军事实用的一大障碍,是如何制备高纯度、均匀致密的石墨烯。目前,石墨烯制备的方法主要有气相沉淀法、氧化还原法、机械剥离法,其中气相沉淀法和机械剥离法只能实现小规模试验室研究,氧化还原法是唯一能够实现规模化生产的方式,但是制备的石墨烯存在许多缺陷,不能用于防弹衣领域。

驰飞超声波为此研制超声波纳米制备装置,利用超声波能量制取石墨烯,超声波纳米制备装置以石墨为原料,借助超声波纳米制备装置将其分散在有机溶剂中,超声波在液体中产生的巨大能量,能够促进在一般状况下不会发生的化学和物理反应,它能够破环石墨层间的范德华作用力,更好地实现剥离。与现有技术相比,超声波纳米制备装置所制备的石墨烯具有质量高,性能优异,缺陷少、杂质含量低等优点,尤其该方法是物理过程,保证了石墨烯的完美性能。此外,超声波纳米制备装置操作工艺简单,合成的石墨烯分散液浓度高且不易聚集的优点,在石墨烯材料军用功能材料领域有良好的应用前景。

 


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