說起石墨烯，大家可能會覺得離自己很遠，但實際上石墨烯有很多用途，且早已走進了我們的生活中。近日，記者在第十三屆中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽顛覆性技術(shù)創(chuàng)新大賽總決賽現(xiàn)場，見到了一款由杭州高烯科技有限公司研發(fā)的石墨烯纖維，該公司正加速將這種新材料用于航空航天領(lǐng)域和通信領(lǐng)域。

石墨烯纖維是由石墨烯基元有序組裝排列而成的新型碳質(zhì)纖維材料。為突破我國高端碳纖維“卡脖子”困局，高烯科技另辟蹊徑，通過浙江大學專利轉(zhuǎn)讓及公司自研發(fā)的方式，開創(chuàng)了石墨制纖的全新路線。

2011年，高烯科技母公司德烯科技集團創(chuàng)始人、浙江大學教授高超帶領(lǐng)的團隊提出了“石墨烯纖維”的概念，跳出了“石油—中間相瀝青—高導(dǎo)熱碳纖維”的傳統(tǒng)路線，大膽創(chuàng)新，開辟了獨特的技術(shù)路線——“石墨—單層氧化石墨烯液晶—高導(dǎo)熱石墨烯基碳纖維”。

與傳統(tǒng)制纖方式相比，以石墨烯為原料有哪些優(yōu)勢呢？

“石墨烯纖維強而韌，可打結(jié)，可編織，同時導(dǎo)熱性能極佳，可以快速傳導(dǎo)熱量。”高烯科技石墨烯碳纖維事業(yè)部副總經(jīng)理汪波告訴記者，此外，石墨烯纖維的成本相較于傳統(tǒng)高性能纖維更低，且不受國際市場的掣肘與禁運，為大規(guī)模應(yīng)用提供了可能。

據(jù)介紹，傳統(tǒng)碳纖維的構(gòu)造類似于“鏈—鏈纏結(jié)”，這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)致晶區(qū)較小，晶界缺陷較多，因此難以獲得較高的導(dǎo)熱效果。簡單來說，就像是很多條鏈子糾纏在一起，導(dǎo)致熱量傳遞不夠順暢。

高超教授團隊的新發(fā)現(xiàn)則打破了這一傳統(tǒng)認知。在傳統(tǒng)碳纖維“分子裂解融合”機制外，他們提出了一種全新的理論模型——“片—片互鎖組裝”。這種模型下，碳纖維分子之間像一片片鎖扣一樣緊密連接，不僅提升了分子間的結(jié)合力，還極大地改善了電和熱的傳導(dǎo)性能。這就好比把原本糾纏的鏈子換成了緊密排列的鎖扣，使熱量傳遞更加高效、順暢。

“高導(dǎo)熱—石墨烯基碳纖維的多項技術(shù)指標領(lǐng)先全球?！蓖舨ǜ嬖V記者，石墨烯纖維的導(dǎo)熱系數(shù)最高達1400 W/mk，比美國和日本目前最高的導(dǎo)熱性能還要高出20%~30%。

“我們已經(jīng)與多家企業(yè)進行了合作，將石墨烯纖維應(yīng)用于飛行器的熱管理系統(tǒng)中。”汪波說，“它的高導(dǎo)熱性能可以確保飛行器在極端環(huán)境下穩(wěn)定運行，提高飛行器的安全性和可靠性，促進機身輕量化和節(jié)能環(huán)保?！?/p>

石墨烯纖維是未來航空航天重要裝備的關(guān)鍵材料，也是動力裝備更快、更高、更輕，不可或缺的理想材料。汪波表示，未來，團隊計劃通過加大研發(fā)投入，優(yōu)化石墨烯纖維的生產(chǎn)工藝，提升其性能與成本效益比，確保產(chǎn)品具備更強的市場競爭力。同時，團隊將積極拓展與航空航天、軌道交通、新能源汽車等行業(yè)的合作，加速石墨烯纖維在這些高端領(lǐng)域的應(yīng)用落地。

來源：科技金融時報