【明報專訊】中航工業航材院人士透露，他們成功利用石墨烯與鋁合金在全球率先研製出「烯合金」，宣布新一代具備特殊性能的系列材料問世，或許將對未來航空航天器帶來革命性變革。這是有史以來最結實的材料，其強度是鋼的100多倍。
石墨烯，這個讓大部分公眾感到陌生的名字，卻是全球多國科學家都在競相研究的課題。這種在2004年才正式被發現的新材料，不僅讓兩名英國發現者獲得2010年諾貝爾物理學獎，更有望讓「薄得像紙一樣的透明手機」、「一分鐘充完電的電池」、「像襯衣一樣的防彈衣」等「科幻產品」變成現實。中航工業航材院(以下簡稱航材院)相關人士透露，他們成功利用石墨烯與鋁合金在全球率先研製出「烯合金」，宣布新一代具備特殊性能的系列材料問世，或許將對未來航空航天器帶來革命性變革。
或引發現代電子科技革命
石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料，它只有一個碳原子那麼厚，是已知、能看得見的最薄納米級材料。這種特殊結構讓它從被發現之初，就獲得多個世界之最：有史以來最結實的材料，其強度是鋼的100多倍。電子傳導率最快的材料，比矽材料快140倍。它還是最輕的固體物質、室溫下導電性能最好的材料、具有97.7%的透光率。各國科學家競相投入對這種新材料的研發中，認為它將「顛覆世界電子行業的未來」。僅今年5月，就有新加坡南洋理工大學宣布研製出光感提高1000倍的石墨烯圖象感測器；英國利物浦大學研製的石墨烯新材料有望取代由矽製成的晶體管。蘋果、三星等公司正試圖利用石墨烯材料的導電和透明特性，製造像一張紙那麼薄的透明手機，而且還不怕彎曲。利用它能製造出大容量電池，一次充電足以讓汽車行駛數百上千公里。
石墨烯的出現在科學界激起了巨大的波瀾，人們發現，石墨烯具有非同尋常的導電性能、超出鋼鐵數十倍的強度和極好的透光性，它的出現有望在現代電子科技領域引發一輪革命。在石墨烯中，電子能夠極為高效地遷移，而傳統的半導體和導體，例如矽和銅遠沒有石墨烯表現得好。
航材院研究人員告訴記者，儘管當前石墨烯的研究成果很多，但目前主要還停留在實驗室階段，距離工業化生產仍有相當距離。造成這種局面的很大原因是石墨烯的價格太貴，是等重黃金的15倍，因此又被稱為「黑黃金」。
價格是黃金15倍
航材院如今已經掌握了批量生產大尺寸、高質量石墨烯薄膜和高性能石墨烯粉末的技術，為石墨烯的大規模應用打下基礎。
除了製造電子設備外，石墨烯的高強度、高韌性也為材料學帶來新變革，這對於「盡力減少每一克重量」的飛機製造業來說尤其重要。航材院利用鋁合金粉和石墨烯粉以一定比例混合後製造出的「烯合金」，其屈服強度和抗拉強度分別提高58%和25%，在世界上首創利用石墨烯製造高端合金材料的新途徑。
據介紹，該研究團隊下一步還將利用石墨烯提高鈦合金等金屬的性能，有望給飛機材料帶來新的變革。
石墨烯的應用範圍廣闊。根據石墨烯超薄、強度超大的特性，石墨烯可被廣泛應用於各領域，比如超輕防彈衣、超薄超輕型飛機材料等。根據其優異的導電性，在微電子領域也具有巨大的應用潛力。石墨烯有可能會成為矽的替代品，製造超微型晶體管，用來生產未來的超級計算機。
中科院重慶研究院已經在銅箔襯底上生長出15英吋的均勻單層石墨烯，並成功將其完整地轉移到柔性PET襯底上和其他基底表面，並且通過進一步應用，還製備出了7英吋的石墨烯觸摸屏。
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