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为汽车添上石墨烯的翅膀——石墨烯在汽车产业应用发展论坛成功召开

仪器信息网 2019/10/20 21:05:14 点击 688 次
赛多利斯
[导读] 石墨烯在汽车产业应用发展论坛召开,超100名专家研讨了石墨烯及其复合材料在氢燃料电池、汽车轻量化、宏观涂层、车用材料等领域的应用,并探讨了粒径对石墨烯性能的影响。会议由侯士峰教授和李铁虎教授主持。

1020日,2019中国国际石墨烯创新大会同期会议——石墨烯在汽车产业应用发展论坛在西安陕西宾馆成功召开,从事石墨烯研发与应用的著名专家们齐聚一堂,研讨了石墨烯及石墨烯基复合材料在氢燃料电池、汽车轻量化、宏观涂层、车用材料等领域的应用,并探讨了粒径对石墨烯性能的影响。会议由国家“千人计划”海外特聘专家、山东大学国家胶体材料工程技术研究中心教授侯士峰和国务院学位委员会学科评议组成员、西北工业大学教授李铁虎共同主持,超过100名学者、相关行业从业高层与会。

为汽车添上石墨烯的翅膀——石墨烯在汽车产业应用发展论坛成功召开 (2).JPG

山东大学国家胶体材料工程技术研究中心教授侯士峰

侯士峰首先做《石墨烯在氢燃料电池中的应用》报告,氢燃料电池被誉为未来车用能源的一个发展方向,现如今的储氢技术主要有物理储氢和材料储氢两种方式,物理储氢主要有高压储氢和液氢两种方式,现在已经实现商业化。材料储氢分为化学氢化物及重整的不可逆储氢和可逆储氢两种方式,报告中,侯士峰介绍了石墨烯在储氢技术中的优良性能和应用。他表示,近几年,氢能源研究在中国突然加速,石墨烯是其中重要的助推器,目前全国已拥有29家氢燃料电池产业园,特别在近一年来,以华东地区为代表,数量出现激增。但是氢能源汽车是一个long term 的计划,譬如如今拥有开放5000项氢燃料电池专利实力的丰田汽车,从事氢燃料电池的研究就已经超过30年。因此,从事材料研究的工作者要耐得住性子,踏踏实实来做,不可为了蹭热点,着急盈利而盲目产业化。

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济南大学教授冷金凤

节能与环保是汽车工业发展的两大主题,汽车轻量化技术由于具有能降低汽车油耗、提高轴承疲劳寿命、增加转向灵活性和安全性等特点,成为国家大力推动的一种研究与应用。而如果想实现轻量化需求,汽车常规用铝合金在塑性、耐磨性、冲击韧性等方面都需要提升,石墨烯则由于兼具高强度和高塑性,密度低,且分散问题比碳纳米管容易解决,因此被认为是铝合金首选的改性增强体材料之一。会议上,济南大学教授冷金凤在《汽车轻量化用铝基复合材料》的报告中,介绍了其团队研究的高强度、高塑性变形铝合金体系,通过在微米尺度下在铝合金中添加石墨烯,并进行细晶强化,研制出能够在高强度下保持良好的塑性、韧性的石墨烯铝合金复合材料——石墨烯/7075。铸铝体系是车辆结构件的重要材料,报告中,冷金凤还介绍了一种低成本、高强高韧性的铸铝体系,通过对G/A356.2复合材料进行硅相强化和石墨烯增强,将硅相细小化和圆化,不仅提升了塑性和强度,硬度提升10%-20%,抗拉、屈服等力学学性能更是提高了1倍。

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国家纳米科学中心研究员王斌

国家纳米科学中心研究员王斌带来了《从大面积CVD单层石墨烯到宏观碳材料》报告,其研究团队采用转移的方法,利用樟脑的可升华性,研制出厘米尺度的单层石墨烯。由于在生长过程中存在大量缺陷,厘米级的石墨烯力学强度比微米级的大大降低,接下来,王斌团队又创新性地采用直接堆叠+折叠的方法,通过10次折叠制作出0.5mm的石墨烯棒,力学性能好于学界常用的直接堆叠方法。在此基础上,王斌团队更进一步,通添加金属相、高温等方法,将2D的石墨烯材料制备成宏观强度可达700兆帕3D石墨烯宏观材料。该材料在制膜和纤维工艺中有良好的应用前景。

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西北工业大学教授李铁虎

石墨烯与汽车的结合点是方方面面的,李铁虎《石墨烯在汽车领域中的应用基础研究》的报告,重点介绍了其科研团队几十年研发的石墨烯复合材料及其在汽车领域的应用。1.原位生长的石墨烯/碳纳米管复合材料,石墨烯与碳纳米管有矩形结合和椭圆结合两种方式,李铁虎团队采用原位复合生长的方式获得了地毯状立体复合材料。该材料具有良好的超级电容性能和功率性能,以及优异的电容和循环稳定性;2.石墨烯/碳纳米管/聚苯胺复合材料:通过与聚苯胺复合,提升了材料的电化学稳定性和能量密度,前述这两种材料非常适合做车用电池材料;3.石墨烯/泡沫炭复合材料:用中间相沥青与石墨烯复合而成,具有良好的密度、弯曲、压缩强度、常温导热率等特性,且具有极为优异的电磁屏蔽性,适合做车用吸附/过滤材料;石墨烯/PMMA 复合材料:弯曲应力应变曲线好且具有良好的电磁屏蔽效能,适合做车用电磁屏蔽材料,特别在军用车中有良好的应用前景;石墨烯/SiC复合材料:当石墨烯含量达到20%左右时,摩擦磨损性能大大提升,是理想的刹车片或轮胎材料。值得一提的是,在报告的交流环节,李铁虎还澄清了目前关于“碳”与“炭”字使用场景的专业术语问题,他强调,纯的碳物质如石墨烯碳、碳纳米管、碳元素等场景使用“碳”字,其余不纯的材料都需要使用“炭”字。

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景德镇陶瓷大学教授胡学兵

景德镇陶瓷大学教授胡学兵重点研究了粒径及粒径分布对石墨烯应用的影响,其报告题目为《Top-down法制备粒径均一氧化石墨烯及其表面水超浸润性能可控技术》。他表示大的粒径石墨烯及石墨烯氧化物容易沉降,做复合材料时会影响产品的稳定性。他发现微米级的石墨粉在加工成氧化石墨烯后,由于形成了对称结构,并随着氧化深入碳碳键解开等原因,粒径会大幅降低至几百至几十个纳米。胡学兵团队在此基础上进行了进一步减小氧化石墨烯粒径的尝试,在氧化切割的同时,结合和超声粉碎和离心工艺,使得成品的粒径变得更小和更均匀,经过纳米粒度仪和AFM的检测,平均粒径小于50nm。胡学兵表示,用这样的小粒径氧化石墨烯做车用涂层,在厚度、成分、粗糙度一定的情况下,据有非常好的抗活化性和超亲水性。此外如果对对这样的氧化石墨烯进行还原,还原后的材料还可以具备很好的超疏水性。

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会议现场

会议现场,学术研讨的气氛极为热烈,不断地碰撞出前沿火花。整个会场座无虚席,一直到最后一个报告结束时,会场后面还有大量听众在站着听课,并与报告专家互动交流。在本次论坛中,几位报告专家也多次提及其研究中表征与检测所需的仪器设备,仪器信息网编辑最后汇总如下,以飨读者:

纳米粒度仪

FI-TR

拉曼光谱仪

SEM

TEM

AFM

EDX

XRD

EDS

G/WAS

试验机

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编辑: 李易明
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