石墨烯增强复合材料应用前景与趋势

石墨烯是一种广泛的2D材料家族，具有很高的潜力，随着复合材料行业的标准化和应用努力试图打破其商业应用的障碍，石墨烯走到了最前沿。

石墨烯由一层单原子厚度的碳原子组成，排列成六边形晶格，被认为是世界上最薄的材料。它的各种特性——从高强度到导热、导电、吸收光的能力，再到弹性——使石墨烯不仅在能源、建筑、卫生和电子领域，而且在复合材料领域都是无价之宝。而石墨烯复合材料可为航空航天、电子、国防、医疗、基础设施、体育和可再生能源等市场和行业提供了好处和机会。

2020年复合材料世界有一篇关于石墨烯的专题文章，里面描述到该材料通常用作树脂基体和其他材料的添加剂，以增强各种机械性能，包括导电性和导热性、耐久性、柔韧性、刚度、抗紫外线性、减轻重量和防火性。它还可以减少层间剪切破坏，消除微开裂问题，提高抗冲击性/韧性，并在一定程度上支持可持续性。

毫无疑问，石墨烯增强复合材料是一个新兴的发展领域。无论是新应用、标准化工作还是材料规模扩大，目前石墨烯在全球复合材料行业的实施现状以及研究应用趋势有:

l例如国外特种化学品公司Mito Materials越来越多地倡导石墨烯的开发。该公司还带头开展ISO标准化工作。2022年该公司的E-Go产品在还获得了石墨烯理事会(Graphene Council)的验证功能化石墨烯(Verified Functionalized Graphene)。

l石墨烯纳米管——将石墨烯片卷成管状——经常被OSCiAl用于推进各种终端市场，包括增强玻璃纤维增强聚合物(GFRP)管道的电介质性能和改进电动汽车(EV)电池组。

lChemQuest Technology Institute技术研究所正在与Universal Matters合作，以支持其基于可持续原料的石墨烯技术的发展和验证。

l斯威本大学和行业合作寻求创建基于石墨烯的纳米材料，以创造具有无线连接功能的智能碳纤维结构的工作原型。

l莱斯大学正在开发一种将原油副产品转化为石墨烯的方法，然后与复合材料混合，用于热、防腐和3D打印应用。

lAdamant Composites和Levidian正在利用他们的专业知识开发石墨烯基织物、预浸料、树脂、粘合剂和涂料，以应对汽车、风能和航空航天等各个行业面临的挑战。

lNanografen 的前端载体 (FEC)——一种汽车部件。土耳其纳米技术研发部 Nanografen 生产高质量的石墨烯并开发基于石墨烯的应用。FEC是封闭发动机舱并支撑车辆内部固定部件的结构面板。从热解废轮胎中获得的石墨烯用作增强剂和成核剂，无需任何额外的过程即可减少串行部分中的玻璃纤维含量。这项创新减轻了面板的重量并在机械上进行了改进。

l由石墨烯旗舰（Graphene Flagship）合作伙伴空中客车公司领导的石墨烯旗舰项目的 GICE 先锋项目正在开发一种飞机防冰系统，该系统受益于石墨烯独特的热电特性——它可以在很少的功率输入下产生热量，同时很容易融入柔性塑料复合材料中。

l由汉莎航空领导的先锋项目 AeroGRaFT 正在研究新的过滤装置，以改善飞机和航天器的空气质量。在这种情况下，石墨烯可实现自清洁功能，以及在运行期间对环境条件进行额外的感测和监测。

l在 Medica 的带领下，国外GRAPHIL 先锋项目正在开发基于石墨烯的紧凑型滤水器。添加石墨烯可以去除水中新出现的污染物，如抗生素、杀虫剂、重金属、药物和许多不同的化合物。

石墨烯还被用于增强复合材料的应用，包括碳纤维旅游滑雪板、工具制造和海上皮艇。我们有理由相信，未来石墨烯在复材领域一定能大展拳脚，不断拓展复材应用领域市场，开创复材应用新局面。

此文由中国复合材料工业协会编译，文章不用于商业目的，仅供行业人士交流，引用请注明出处。