近年來，碳纖維復合材料由于重量輕、耐高溫等特點，在航天航空等眾多領域越來越受到垂青。最近，中國運載火箭技術研究院研發中心與哈爾濱工業大學（以下簡稱“哈工大”）共同研制出“石墨烯納米增強新型復合材料”，這個材料在傳統碳纖維復合材料的基礎上，力學性能提升了10%以上，開啟了碳纖維復合材料新革命。

△ 石墨烯納米增強新型復合材料

    據項目負責人吳迪介紹，石墨烯納米增強新型復合材料，就是在碳纖維復合材料中，增加了納米級的石墨烯，進一步提高了碳纖維材料的韌性、強度、剛度等性能。

    與傳統碳纖維復合材料相比，除了力學性能的提升，它還具有以下幾方面的優點：

    導電性能好。該材料的導電性能，明顯優于傳統的復合材料，能夠有效避免傳統復合材料與金屬材料連接的接觸面上，容易積累電荷產生電化學腐蝕的情況，大幅提高產品的結構耐久性能。

    電磁屏蔽功能。該新型復合材料具有很好的電磁屏蔽功能，可以用于制備儀器設備殼體，與傳統金屬材料殼體相比，既能保護內部電子元器件不被電磁輻射干擾，又能達到減重的效果。

    防潮防水功能。該材料具有極強的疏水性能，可以用于制備防潮結構，提高產品的環境適應能力，為產品在潮濕環境下的長期貯存和提升耐久性提供支撐。

△ 石墨烯納米增強新型復合材料的微觀結構

    納米增強復合材料結構作為顛覆性提升材料性能的重要途徑，一直是近年來材料領域的研究熱點。一般傳統的做法是用碳納米管作為增強結構，但是這種方法存在許多技術瓶頸和局限性，最顯著的問題就是碳納米管具有較強的流動性，易產生“團聚”現象，材料均勻性較差，難以制成大尺寸的材料，而且材料質地比較脆，容易發生斷裂。

    研發中心與哈工大聯合研制的石墨烯納米增強新型復合材料，是以氧化石墨烯為材料，制備出石墨烯海綿，這種石墨烯海綿具有三維生長性，彼此之間相互連接，能夠非常均勻地與碳纖維復合材料進行融合。如果把石墨烯海綿比作人體的“骨架”，那么碳纖維復合材料就是“肌肉”，這兩者之間是完全融合在一起的，因此材料的均勻性、一致性非常好。

    吳迪介紹，在這個材料的研制過程中，研發中心主要負責前期的仿真設計，哈工大主要負責材料的制備。該材料的成功研制，顛覆性地提高了現有復合材料的性能水平，為納米增強復合材料技術研究開辟了新的途徑，為未來航空航天飛行器輕質化設計奠定了材料基礎。

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責任編輯：韓鑫

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