納米技術與信息技術、生物技術堪稱當今世界高新技術三大支柱,納米科技更是成為第四次產業革命的主導。石墨烯作為由單層碳原子組成的二維晶體,是制備功耗更小、速率更高的新一代納米電子元件的重要基礎性材料,它的發現是納米科技發展史上的一個里程碑事件。

“石墨烯納米材料作為特種尖端裝備技術所依托的全能材料,其商業化應用成果將給特種裝備和民用產品帶來巨大變革,并驅動價值數萬億美元的新興產業鏈?！敝袊┥虡I應用旗艦計劃工作委員會秘書長、中國國際石墨烯資源產業聯盟副秘書長、全國工商聯特色小鎮發展委員會主任趙猛博士在前不久舉行的西安納米科技學會2017年學術年會期間,高度肯定了石墨烯在特種領域的革命性意義。

西安納米科技學會2017年學術年會現場

據悉,本次會議由西安納米科技學會主辦、陜西省先進儲能電子材料與器件工程研究中心、西安交通大學新型儲能與能量轉換納米材料研究中心承辦,來自西安交通大學、陜西師范大學、西安科技大學、陜西科技大學、西安建筑科技大學、西北大學、西北農林科技大學等西安市部分高校從事納米科技相關研究的學者和學生120余人參加了此次會議。會議期間,趙猛就石墨烯納米新材料的應用前景以及石墨烯特種裝備小鎮的戰略構想接受媒體專訪,引發廣泛關注。

趙猛表示,相比于一般的基礎材料,以石墨烯為代表的低維材料是高新技術產業和先進制造業的基礎,是衡量一個國家或地區經濟、科技實力的重要標志。石墨烯的優異特性,將使其在超輕質飛機、紅外導引頭、激光武器、光電探測裝備、超輕便防彈衣等特種領域大有作為。歐美日韓等發達國家早已爭相開展石墨烯在超級計算機、高靈敏傳感器、便攜電子器件和先進防護材料等與特種密切相關領域的戰略性開發,以期占據特種前沿技術的制高點。

1、石墨烯將提高計算機的存儲和運算能力,減小體積,降低能耗

計算機是武器火控系統的核心,其數據處理和存儲能力決定著彈道計算和快速打擊的精準度。石墨烯器件制成的計算機速度比硅基微處理器高1000倍達太赫茲,在裝備設計制造模擬、戰場模擬、核爆模擬以及情報分析有重要意義,另外石墨烯器件還具有尺寸小、耗能低、發熱量少等特點。

2、石墨烯將提高傳感器的靈敏度,促進微型化

石墨烯具有優異的光學、磁學、熱學和力學特性,是制備新型輕薄傳感器最有潛質的材料。2014年,美國密歇根大學研究者將石墨烯夾入鏡片之間,構建了一種能捕捉可見光和紅外線的傳感器。鏡片可做成比手指甲更小,結合于隱形眼鏡中,未來這種智能隱形眼鏡應用于士兵可獲得夜視能力。

3、石墨烯將提高裝備的防護性能和隱身能力

石墨烯優越的力學性能,在抗彈防護方面具有廣泛的應用前景。將石墨烯與其它輕質高強材料復合,有望獲得高性能輕型裝甲系統。同時鑒于石墨烯的輕質高強特性和熱、電性質,石墨烯還可用于隱身防護領域。2013年,美國加州大學制備了石墨烯基紅外隱身涂層,通過改變反射光的波長來實現紅外隱身。這種材料可大面積涂覆于結構和平臺表面,實現特種偽裝。

4、石墨烯將提高特種和移動通信安全

在千兆赫茲頻段的電磁波覆蓋特種以及移動通信等重要領域,而在聚合物基體中引入石墨烯,不僅可提高復合材料的結構性能,并且能顯著提高其電磁屏蔽性能,提高安全性。

5、石墨烯使現代燃料電池更高效、更安全、更環保、更輕薄

燃料電池中的核心部件“質子傳導膜”存在燃料滲透等難題,極大限制了燃料電池的大規模應用。如果采用石墨烯和氮化硼等單原子層二維材料作為“質子傳導膜”,可使現代燃料電池更高效、更安全、更環保、更輕薄。在特種航天、特種領域都會有廣泛應用。

6、石墨烯防彈材料可用于特種和民用領域

相比于傳統的防彈材料,石墨烯防彈材料拉伸強度提升25%,定伸強度提升80%,耐溫性提高到180℃,重量減輕10%-20%,抗沖擊力提高30%,防彈效果大大增強?？蓮V泛應用于武裝直升機防護裝甲、防彈衣、輕型防護裝甲、防爆裝備等特種產品中,在民用防彈材料市場及特種防彈材料市場均具有廣闊的市場前景。

7、石墨烯海綿——最輕固體新材料

石墨烯海綿,是目前世界上已知的最輕固體新材料,屬于一種氣凝膠,擁有優異的導電性、超彈性、吸油防火、超高孔隙率等一系列性能。因為其特殊的彈性,可以任意的變換形狀,被壓縮成任何的程度,都能以最快的速度恢復原狀。

在談到石墨烯特種裝備小鎮時,趙猛強調產業是生命力,特色是競爭力。目前石墨烯在特種裝備領域的應用已經日趨成熟,依托區域特種企業資源優勢,發展石墨烯產業,推動“石墨烯+特種裝備”的創新融合,對帶動相關下游產業技術進步,提升特種裝備的創新能力,加快特種和民用技術產品轉型升級,激活潛在消費等,都有著重要的現實意義。

當前,在產業政策支持下,軍民融合不斷提速,軍轉民推進效率提升,同時也為優勢民企帶來更多機會。趙猛認為,石墨烯特種裝備小鎮的發展要緊抓住軍民融合發展的機遇,圍繞石墨烯材料應用開發建立軍民口科研機構協作機制,推動技術成果、信息資源共享,促進專業人才、基礎設施等要素的互動,借助建設以軍民結合為特色的新型工業化產業示范基地,帶動提升石墨烯產業軍民融合水平。在他看來,石墨烯特種裝備小鎮既是特種特種主題科普教育基地,又是軍民融合產業及特種科技成果轉化發展平臺。

趙猛自信地表示,在我國急需找到經濟轉型新的增長點的形勢下,以特色小鎮為產業集聚轉化載體,發展高技術、高回報的軍民融合產業正當其時。未來石墨烯的大規模開發和應用,必將對電子、能源、材料、特種、航天、特種、機械等領域產生深刻影響,以“|石墨烯+360行”為基礎的石墨烯特色小鎮旗艦計劃也必將加快“中國夢”、“強國夢”照進現實的步伐。