原创 比钢硬百倍!中国在新材料领域的又一重大突破!轻量化时代要来了
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2025-02-19 11:00:26
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随着国产客机C919的正式量产,其中打造机身材料的一样新材料不可忽视,这就是石墨烯,不仅是在打造飞机的机体结构上,事实上石墨烯运用的范围很广,在电子工业上更是大展身手,成为了当代最有潜力的一样新材料。

中国对石墨烯的研制开展很早,也获得了不少可喜的成果,不过石墨烯从实验室走向真实的工业化运用还尚有一段距离,这让不少人对石墨烯虽然有所听说,但是还是感觉很陌生。

对于这样新材料,有着比钢铁硬百倍的强度,却有着轻量化的密度,所以石墨烯在未来的制造业上的潜力是非常巨大的,引得中国在对石墨烯的研究中,开发出了一样以石墨烯为主体结构的合金,这让石墨烯在当今的新材料领域再添一位新成员,那么中国研制的这种新材料究竟是什么呢?

一、为客机量身打造的机体材料

早期航空工业中,金属材料是绝对的主角,这种情况一直持续到了上世纪冷战末期。金属材料的机身需要进行改进,起点便是军用运输机,从改造军用运输机开始,让有机非金属材料充当了机身的材料的主体,这样以来整体不仅更轻,还能使得机身更为牢固,在现代化空战中,生存能力更强。

所以有机非金属材料在这时得到了实战的应证,此后更是用到了客机身上,其中有一种材料便不得不提,它就是石墨烯。

石墨烯原本是一种用于电子工业的新材料,因为用于锂电池隔膜而名声大噪,所以石墨烯的固有印象就是一种用于电子工业的材料,不过中国科研人员却将它用于打造科技机身的材料。

对于为什么要用石墨烯,其实最主要还是石墨烯在材料结构上的优点。石墨烯密度小,材料强度却很大,这让它在同等重量之下,硬度更是超越了钢铁,这自然让石墨烯成为了中国科研人员眼中的宠儿,开始针对石墨烯进行反复研究。

让石墨烯成为机体材料的一部分,当然这不是要让石墨烯直接做成机体外壳,相反它是作为了机体外壳金属材料的辅助材料,也是出于弥补机体外壳的金属材料的缺点而打造的。

中国国产飞机C919科技所采用的机身外壳材料主要铝锂合金,这种合金虽然十分轻量化,易加工,可是这种材料也有自己的缺点,主要就是材料强度不够,硬度太低,这使得这种材料实际上是非常容易变形的,所以为了让这种材料成功地登上飞机,便加上了一种稳固材料,这便让石墨烯在飞机外壳之中的作用体现了出来。

二、自主研制新材料

机身主要使用的材料铝锂合金,因为强度不够,所以一旦直接用在机身上,那么飞机遇到强气流,很有可能就会导致机身变形,于是中国科研团队选择了利用石墨烯来加强机身整体强度,这让石墨烯的轻量化和高强度都体现得淋漓尽致。

为了使石墨烯能够用在了铝锂合金上,中国科研团队首先将石墨烯进行了纳米化分层,让细如头发丝的石墨烯,一层一层地铺在了铝锂合金上,最终形成了一层石墨烯薄膜。

当然这层石墨烯薄膜可不是在宏观层面上覆盖在铝锂合金材料之上的,相反它是在分子层面上的覆盖,这让两种材料在分子堆积后,再重组后,形成了一种石墨烯和铝锂合金的混合体,这种材料的最外层因为是石墨烯,所以石墨烯的高强度的特点便突出了出来,这让原本的铝锂合金强度大大加强,于是这种材料在制作成客机机体外壳后,即便是遇到了强气流也是不易变形的,可见材料的强度之大。

为了成功制备出这种材料,还能用于工业化生产,中国科研团队可谓是付出了不少努力,最终在参考贝壳的结构基础上,才有了灵感,开始着手用分子叠层法的方法,来打造出这种新材料,这让中国在制备这种材料时,可谓是历经了无数次实验的失败,最终才获得了成功,有了成熟的制备方法,这种材料走向了批量化大生产,最终让这种新材料用于了客机之上。

C919客机在有了这种新材料的加持后,在试飞中表现优异,一度让外界非常看好国产客机的表现,同时也让中国自主研制的这种新材料开始面向了世界,成为了中国在新材料领域的又一个重大突破,也不经感叹新材料带领的航空工业轻量化时代已经来临了。

在对C919客机的研制上,中国不仅在航空工业上取得了突破,还在新材料领域取得了不少突破,所以这使得中国自主研制了以石墨烯为主体的新材料。这种材料让C919客机能够表现得更为出色,可见这种新材料让中国在材料工业领域走到了前位,让中国能够在未来的制造业发展中更加占据优势,可谓是意义深刻的一点。

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