日前，由江蘇中天科技股份有限公司（上證代碼：600522，股票簡稱：中天科技）牽頭，聯(lián)合中國科學(xué)院過程工程研究所共同研制的金屬（鋁）基石墨烯復(fù)合材料（下稱復(fù)合材料）取得突破性進(jìn)展。該復(fù)合材料在保證實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室性能數(shù)據(jù)的前提下，已在工業(yè)化連鑄連軋生產(chǎn)線上成功試生產(chǎn)，在石墨烯應(yīng)用于金屬領(lǐng)域的發(fā)展道路上邁出了關(guān)鍵一步。
石墨烯及其相關(guān)應(yīng)用技術(shù)是目前全球關(guān)注的熱點(diǎn)，其具有獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)、高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性能和高導(dǎo)熱性能等超強(qiáng)的力學(xué)和功能特性，被認(rèn)為是最理想的復(fù)合材料增強(qiáng)相，相關(guān)課題的研究也成為復(fù)合材料領(lǐng)域的熱點(diǎn)方向。由中天科技和中科院過程所共同開展的金屬基石墨烯復(fù)合材料項(xiàng)目，瞄準(zhǔn)中天現(xiàn)有主營產(chǎn)業(yè)----鋁及鋁合金架空導(dǎo)線領(lǐng)域的關(guān)鍵瓶頸，即抗拉強(qiáng)度與導(dǎo)電率的矛盾關(guān)系進(jìn)行研究，目標(biāo)是在相對于傳統(tǒng)材料導(dǎo)電率不降或微降的前提下，大幅度提升材料抗拉強(qiáng)度。該項(xiàng)目成果將為我國電力系統(tǒng)建設(shè)提供全新的、革命性的導(dǎo)線產(chǎn)品選項(xiàng)，衍生出的新型導(dǎo)線品種將在節(jié)能降耗、抗重冰、大跨越等多個(gè)領(lǐng)域予以突破。
該項(xiàng)目在全球范圍內(nèi)首次成功使用工業(yè)化連鑄連軋方法批量制備出了鋁基石墨烯復(fù)合材料桿材，相對于此前的批次化生產(chǎn)，將具有更高的產(chǎn)能、更低的成本，對該復(fù)合材料未來的產(chǎn)業(yè)化推廣進(jìn)程具有重要意義。項(xiàng)目實(shí)施過程中，采用針對性工藝研制的復(fù)合材料，其抗拉強(qiáng)度提升范圍25%~50%，該數(shù)值與實(shí)驗(yàn)室研究階段以及批次化中試階段獲得的數(shù)據(jù)基本一致，達(dá)到國內(nèi)外同類研究成果中的先進(jìn)水平。
該項(xiàng)目開發(fā)的獨(dú)特石墨烯添加工藝，不僅有效解決了石墨烯與鋁之間難以浸潤的問題，還實(shí)現(xiàn)了石墨烯在連鑄連軋過程中的在線添加。該技術(shù)的掌握，將不僅為石墨烯在架空導(dǎo)線用鋁材領(lǐng)域的應(yīng)用提供支撐，更可在大多數(shù)鋁及鋁合金材料領(lǐng)域應(yīng)用，結(jié)合其它工藝調(diào)配，使新型復(fù)合材料獲得針對性更高的性能。例如在交通載具的輕量化發(fā)展過程中，“以鋁代鋼”已成為主要趨勢，在石墨烯的助力下，鋁材用量可以進(jìn)一步減少，實(shí)現(xiàn)更大程度的輕量化，其經(jīng)濟(jì)和社會效益十分顯著。
目前中天科技已針對該項(xiàng)目技術(shù)成果進(jìn)行產(chǎn)業(yè)布局，依托旗下主營架空導(dǎo)線的子公司----上海中天鋁線有限公司實(shí)施，總投資3億元。屆時(shí)該先進(jìn)技術(shù)將率先應(yīng)用于鋁及鋁合金架空導(dǎo)線產(chǎn)品，之后向多種金屬制品領(lǐng)域拓展，可形成企業(yè)新的產(chǎn)業(yè)增長點(diǎn)，引領(lǐng)中國高端的石墨烯復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展，帶來良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
