第601章 恐怖的石墨烯
第601章恐怖的石墨烯
石墨烯这个名词对大多数人来说并不稀奇,也有不少人知道它拥有非常棒的性能。
但具体如何,大多数人说不上。
就只说它的力学性能,理论杨氏模量达1.0TPa,固有的拉伸强度为130GPa。
这是什么概念呢?
杨氏模量的大小标志了材料的刚性,杨氏模量越大,越不容易发生形变。它是沿纵向的弹性模量(不同于水平及其它方向),是弹性模量的一种。
碳钢的弹性模量为196-206GPa,铝为68GPa,玻璃为55GPa,纵纹木材为9.8-12GPa,而横向木材为0.5-0.98GPa左右。
从这些数据对比可以看出来,石墨烯是碳钢的5倍左右(1T=1024G)。
但它固有的抗拉强度竟然达到130GPA,是我们常见碳钢材料Q235B的350倍左右,这就很恐怖了。
当然,如果仅仅于此,并不稀罕。
比如玻璃的弹性模量比碳钢的弹性模量也差不少,但玻璃的韧性并不好。
而石墨烯的韧性非常好,可以弯曲,即具有柔韧性。
在金属材料界有个认知,越是抗拉强度大,它的硬度就大,韧性就差,即越脆。
石墨烯不属于金属材料,本质就是石墨,它是很硬,但它韧性并不差。
所以,它才引起科学界重视。
那么,如果能够量产,光凭这个力学性能应用就非常广了。
获得诺贝尔物理学奖的科学家曾这样比喻其强度:利用单层石墨烯制作的吊床可以承载4Kg的重物。
这样可以估算,如果将多层石墨烯叠放在一起,使其厚度与食物保鲜膜相同的话,便可以承载一辆2吨重的汽车。
一层保鲜膜的厚度大概是0.01毫米,按照这比例估算的话,推算出单层石墨烯大概是0.00002毫米,十万分之二毫米。
实际上,单层石墨烯要薄许多。
其实,石墨烯一层层叠起来就是石墨。
只不过,石墨中的石墨烯并不连成一起,没有编制成一张网。
再从其它性能来看,熔点3850℃左右,比金刚石还要高500℃,说明它的稳定性,如果熔点只有几百摄氏度,比如铝,高温情况下将不能使用,这个性能非常重要。
再加上的密度很低,优越的导电性等等,可应用的领域就多了。
不过,它的制造难度非常大,目前只活跃在实验室中,并没有实际应用。
星海集团有一个二十人左右的科研团队,目前累积也投入了一亿元科研资金(包括人员成本),在实验室可以提取出来,虽然水平处于世界一流,但依然没法量产。
这样的科研项目组在星海集团有不少,至今做出来的成果只限于实验室,没法量产。
沐阳打算研制它,主要应用于超级计算机和柔性材料等。
石墨烯电池方面,它有个优势,解决了新能源电池充电时间长的问题,充电效率能达到锂电池的100倍,并且充电循环超过5万次,同时还避免了穿刺、撞击时起火风险,并且不需使用钴、镍等金属。
但是,在能量密度方面,就比较差了,按照各国目前实验室的理论来看,约为每公斤65Wh,仅为星海集团三元锂电池能量密度的四分之一。
如果这样的能量密度用在新能源电池上当然不行,客户宁愿充电时间长一些,但如果能够解决能量密度问题,接近三元锂电池的话,而且成本低,那在新能源汽车领域才有市场。
否则,它就是鸡肋了。
石墨烯量产都难,想低成本不太可能。
所以,沐阳也没指望搞什么石墨烯电池,有那个精力,还不如继续深入提升三元锂电池的电池容量。毕竟星海集团在这个行业已经是龙头企业,也收购了大量原材料。
但不管如何,石墨烯的特殊力学性能作用,使它的应用非常广泛。
对航天来说,可以减轻许多装置。
可以应用在防弹车上,使车辆更轻;
也可以应用在战斗机、军舰、坦克、防弹衣上,强度更强,可以整体轻型化。
沐阳打开成就点商店,搜索石墨烯相关的生产制造技术,要求能够大量生产的。
很快跳出几十款技术,有单层石墨烯和多层石墨烯技术。
既然有多层石墨烯制造技术,沐阳更倾向于这个,毕竟单层石墨烯太过于薄了,真要投入使用,还是需要进行叠加。
石墨烯的原子间可以透过光子,只要不是很厚,可以说它是透明材料。
比如它可以与布、尼龙叠加,做成防弹衣、轻型防弹头盔及其它韧性好的工具,比如一把伞,也可以用来挡子弹,也可以用来制造强度非常强悍的柔性曲面屏幕,轻型防弹玻璃,太多太多用处了。
目前制备石墨烯的方法有不少种,比如机械剥离法、氧化还原法、取向附生法、碳化硅外延法、赫默法、化学气相沉积法等。
而商店里的制备方法,大多与碳化硅外延法非常相似,称为碳化硅堆积法。
也说明了其它制备方法想走量产走不通。
碳化硅堆积法是通过在超高真空的高温环境下,使硅原子升华脱离材料,剩下的C原子通过自组形式重构,从而得到基于SiC衬底的石墨烯。
想搞多少层就可以搞多少层,也可以十层、一百层那样铺一起。
这种方法可以获得高质量的石墨烯,但是这种方法对设备要求较高。
有些类似金属3D增材工艺制造方法,可以控制尺寸大小和任何形状。
沐阳一一浏览技术介绍,选择一项比较适合公司的技术。
成就点需求很多,高达1000点,让沐阳有些肉疼。
“确定购买!”
十多分钟后,沐阳吸收完【碳化硅堆积法】技术,对它有了更深的了解。
按照技术介绍,基础设备有些类似金属3D增材设备,但需要在真空、超高温环境下制造。
这样子的生产制造要求,哪怕能量产,成本不会低到哪里去。
相对于实验室那种一克成本就高达上千元,那肯定廉价多了。
一台设备制造成本大概需要五千万元,每小时可生产10公斤,能耗主要是电,这种设备功率几百千瓦,每小时电费数百元。
大概估算下,一公斤石墨烯的生产成本约数百元,沐阳觉得很廉价了。
毕竟石墨烯材料是要与其它材料混用的,比如制作防弹衣,每层布掺杂上一丝厚度石墨烯,强度就相当于3.5毫米厚普通钢板,1毫米高强度板。
所以,如果用作防弹衣,10丝厚度石墨烯就足够防AK47十内攻击不破了。
假如一套防弹衣使用1平方米石墨烯,厚度为10丝,按照其密度2~2.3g/cm3,质量仅仅200-230克,石墨烯原材料成本仅仅百来块钱。
如果用在防弹车上,铺设在玻璃、车皮上,仅需要几公斤石墨烯,就可以减轻数百公斤甚至上吨重防护装甲板。
换到坦克车上,那减轻的重量就更多了。
石墨烯,对轻型化具有非常重大的意义。
花1000点成就点,可没白花。
沐阳越是了解它的性能和作用,越感到惊喜,非常期待研制出来。
接下来几天,沐阳花了不少时间输出石墨烯的设备资料,召开高层和战略部人员,宣布进入石墨烯项目,把它列为公司核心项目。
“董事长,我们研制的石墨烯有重大进展啦?”一位战略专家好奇问道。
“理论上有大突破,需要研制相关设备验证一下,也许我们能够实现量产。”沐阳大概透露一下。
大家听到董事长如此肯定,那多半真有大突破了,每个人脸上露出惊喜。
众人对石墨烯有所了解,知道它的作用非常大。
“召集大家开会,就是宣布这一事项,接下来我会主持这方面的科研工作。”沐阳接着说道,接下来,他大概述说一下计划,周晨会安排组织相关人员,光目前的项目组人员是不足够调用的。
电脑被老婆瞎搞中病毒了,折腾了一个晚上
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石墨烯这个名词对大多数人来说并不稀奇,也有不少人知道它拥有非常棒的性能。
但具体如何,大多数人说不上。
就只说它的力学性能,理论杨氏模量达1.0TPa,固有的拉伸强度为130GPa。
这是什么概念呢?
杨氏模量的大小标志了材料的刚性,杨氏模量越大,越不容易发生形变。它是沿纵向的弹性模量(不同于水平及其它方向),是弹性模量的一种。
碳钢的弹性模量为196-206GPa,铝为68GPa,玻璃为55GPa,纵纹木材为9.8-12GPa,而横向木材为0.5-0.98GPa左右。
从这些数据对比可以看出来,石墨烯是碳钢的5倍左右(1T=1024G)。
但它固有的抗拉强度竟然达到130GPA,是我们常见碳钢材料Q235B的350倍左右,这就很恐怖了。
当然,如果仅仅于此,并不稀罕。
比如玻璃的弹性模量比碳钢的弹性模量也差不少,但玻璃的韧性并不好。
而石墨烯的韧性非常好,可以弯曲,即具有柔韧性。
在金属材料界有个认知,越是抗拉强度大,它的硬度就大,韧性就差,即越脆。
石墨烯不属于金属材料,本质就是石墨,它是很硬,但它韧性并不差。
所以,它才引起科学界重视。
那么,如果能够量产,光凭这个力学性能应用就非常广了。
获得诺贝尔物理学奖的科学家曾这样比喻其强度:利用单层石墨烯制作的吊床可以承载4Kg的重物。
这样可以估算,如果将多层石墨烯叠放在一起,使其厚度与食物保鲜膜相同的话,便可以承载一辆2吨重的汽车。
一层保鲜膜的厚度大概是0.01毫米,按照这比例估算的话,推算出单层石墨烯大概是0.00002毫米,十万分之二毫米。
实际上,单层石墨烯要薄许多。
其实,石墨烯一层层叠起来就是石墨。
只不过,石墨中的石墨烯并不连成一起,没有编制成一张网。
再从其它性能来看,熔点3850℃左右,比金刚石还要高500℃,说明它的稳定性,如果熔点只有几百摄氏度,比如铝,高温情况下将不能使用,这个性能非常重要。
再加上的密度很低,优越的导电性等等,可应用的领域就多了。
不过,它的制造难度非常大,目前只活跃在实验室中,并没有实际应用。
星海集团有一个二十人左右的科研团队,目前累积也投入了一亿元科研资金(包括人员成本),在实验室可以提取出来,虽然水平处于世界一流,但依然没法量产。
这样的科研项目组在星海集团有不少,至今做出来的成果只限于实验室,没法量产。
沐阳打算研制它,主要应用于超级计算机和柔性材料等。
石墨烯电池方面,它有个优势,解决了新能源电池充电时间长的问题,充电效率能达到锂电池的100倍,并且充电循环超过5万次,同时还避免了穿刺、撞击时起火风险,并且不需使用钴、镍等金属。
但是,在能量密度方面,就比较差了,按照各国目前实验室的理论来看,约为每公斤65Wh,仅为星海集团三元锂电池能量密度的四分之一。
如果这样的能量密度用在新能源电池上当然不行,客户宁愿充电时间长一些,但如果能够解决能量密度问题,接近三元锂电池的话,而且成本低,那在新能源汽车领域才有市场。
否则,它就是鸡肋了。
石墨烯量产都难,想低成本不太可能。
所以,沐阳也没指望搞什么石墨烯电池,有那个精力,还不如继续深入提升三元锂电池的电池容量。毕竟星海集团在这个行业已经是龙头企业,也收购了大量原材料。
但不管如何,石墨烯的特殊力学性能作用,使它的应用非常广泛。
对航天来说,可以减轻许多装置。
可以应用在防弹车上,使车辆更轻;
也可以应用在战斗机、军舰、坦克、防弹衣上,强度更强,可以整体轻型化。
沐阳打开成就点商店,搜索石墨烯相关的生产制造技术,要求能够大量生产的。
很快跳出几十款技术,有单层石墨烯和多层石墨烯技术。
既然有多层石墨烯制造技术,沐阳更倾向于这个,毕竟单层石墨烯太过于薄了,真要投入使用,还是需要进行叠加。
石墨烯的原子间可以透过光子,只要不是很厚,可以说它是透明材料。
比如它可以与布、尼龙叠加,做成防弹衣、轻型防弹头盔及其它韧性好的工具,比如一把伞,也可以用来挡子弹,也可以用来制造强度非常强悍的柔性曲面屏幕,轻型防弹玻璃,太多太多用处了。
目前制备石墨烯的方法有不少种,比如机械剥离法、氧化还原法、取向附生法、碳化硅外延法、赫默法、化学气相沉积法等。
而商店里的制备方法,大多与碳化硅外延法非常相似,称为碳化硅堆积法。
也说明了其它制备方法想走量产走不通。
碳化硅堆积法是通过在超高真空的高温环境下,使硅原子升华脱离材料,剩下的C原子通过自组形式重构,从而得到基于SiC衬底的石墨烯。
想搞多少层就可以搞多少层,也可以十层、一百层那样铺一起。
这种方法可以获得高质量的石墨烯,但是这种方法对设备要求较高。
有些类似金属3D增材工艺制造方法,可以控制尺寸大小和任何形状。
沐阳一一浏览技术介绍,选择一项比较适合公司的技术。
成就点需求很多,高达1000点,让沐阳有些肉疼。
“确定购买!”
十多分钟后,沐阳吸收完【碳化硅堆积法】技术,对它有了更深的了解。
按照技术介绍,基础设备有些类似金属3D增材设备,但需要在真空、超高温环境下制造。
这样子的生产制造要求,哪怕能量产,成本不会低到哪里去。
相对于实验室那种一克成本就高达上千元,那肯定廉价多了。
一台设备制造成本大概需要五千万元,每小时可生产10公斤,能耗主要是电,这种设备功率几百千瓦,每小时电费数百元。
大概估算下,一公斤石墨烯的生产成本约数百元,沐阳觉得很廉价了。
毕竟石墨烯材料是要与其它材料混用的,比如制作防弹衣,每层布掺杂上一丝厚度石墨烯,强度就相当于3.5毫米厚普通钢板,1毫米高强度板。
所以,如果用作防弹衣,10丝厚度石墨烯就足够防AK47十内攻击不破了。
假如一套防弹衣使用1平方米石墨烯,厚度为10丝,按照其密度2~2.3g/cm3,质量仅仅200-230克,石墨烯原材料成本仅仅百来块钱。
如果用在防弹车上,铺设在玻璃、车皮上,仅需要几公斤石墨烯,就可以减轻数百公斤甚至上吨重防护装甲板。
换到坦克车上,那减轻的重量就更多了。
石墨烯,对轻型化具有非常重大的意义。
花1000点成就点,可没白花。
沐阳越是了解它的性能和作用,越感到惊喜,非常期待研制出来。
接下来几天,沐阳花了不少时间输出石墨烯的设备资料,召开高层和战略部人员,宣布进入石墨烯项目,把它列为公司核心项目。
“董事长,我们研制的石墨烯有重大进展啦?”一位战略专家好奇问道。
“理论上有大突破,需要研制相关设备验证一下,也许我们能够实现量产。”沐阳大概透露一下。
大家听到董事长如此肯定,那多半真有大突破了,每个人脸上露出惊喜。
众人对石墨烯有所了解,知道它的作用非常大。
“召集大家开会,就是宣布这一事项,接下来我会主持这方面的科研工作。”沐阳接着说道,接下来,他大概述说一下计划,周晨会安排组织相关人员,光目前的项目组人员是不足够调用的。
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