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俄罗斯研发出石墨烯改性轻合金的低成本技术

【所属类目】:科技时讯      【添加时间】:2018-9-5 9:23:43      【关键字】:俄罗斯 石墨烯 改性      【点击】:134      【转载地址】;中国驻俄大使馆

俄科学院乌拉尔分院高温电化学研究所采用石墨烯对轻合金进行改性,所制备的铝基或镁基复合材料同时兼具良好的硬度和塑性指标,并具有抗腐蚀性,在电工及能源等领域具有广泛的应用前景。该技术在2017年获得了俄罗斯专利,并且被评为当年最佳专利之一,相关成果发布在Journal of Alloys and Compounds学术期刊上。

该科研团队所研发的技术是采用含碳有机或无机物在熔融轻合金中一次性直接获取复合材料的工艺方案,不需要石墨烯的预合成和分离,具有制备成本低廉的特点。规格为100纳米至100微米的石墨烯鳞片均匀分布在复合材料中,使得材料的性能各向均一。与分院机械研究所进行的复合材料性能研究表明,该材料具有良好的抗腐蚀性,高硬度和塑性。X射线光电子能谱实验证明,复合材料具有高抗氧化性,在600℃高温氧气流中不发生氧化,室外存放2年仍能保持金属光泽,表面不形成氧化层。与纯铝相比,在保持熔点不变的情况下导热性提高了20%。

此项技术还适用于轻合金,比如,在硅铝合金中添加0.1~0.5%的石墨烯,可同时提高合金的强度和硬度指标40%,弹性指标10%,相对伸长量1.8倍。

铝基复合材料可用于制备箔片和线材,其线材的直径可小于100微米,这是普通铝材所做不到的,良好的电工性能可使其替代价格昂贵的铜线。材料还可用于新型化学电流源的研发,现科研团队采用复合材料正在为伊尔库茨克电网公司研制新型电池,初步结果表明,与普通铝离子电池相比所研发的电池具有更高的蓄能率,此项研发的目的是寻找锂离子电池的替代品,因为地球上锂元素的储量有限。

俄科学院乌拉尔分院高温电化学所开展此项研究有着历史的渊源,其团队成员伊尔施娜博士,还是在1988年攻读副博士期间曾在金属铝表面获得了碳涂层,当被水冲洗掉漂浮在水面上时体现为透明的薄膜,该所分析研究室告诉她这只是普通的碳,2010年公布诺贝尔物理学奖后,她意识到当年所发现的就是石墨烯,只不过不是采用机械方法,而是采用化学方法获得的。如果当年所做的分析结果正确的话,不仅石墨烯的发现可提早三十年,而且当时还在攻读副博士学位的年轻科学家伊尔施娜就可能成为了诺贝尔物理学奖的获得者。


责任编辑:吴庆峰
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