石墨烯材料在軍工制品領(lǐng)域的應(yīng)用前景
石墨烯材料在軍工制品領(lǐng)域的應(yīng)用前景
添加了石墨烯的復(fù)合材料可以很大程度增強(qiáng)材料的耐撞擊性，運(yùn)用在部隊(duì)軍工裝備上具有很大發(fā)揮空間。例如，可以應(yīng)用在空投箱、子彈箱、裝甲車(chē)輛上，替代鋼鐵部件;可以用于制造防彈頭盔、防彈背心;還可以應(yīng)用到登陸艦艇，從而滿(mǎn)足輕量化、抗撞擊、防彈的特殊要求。
石墨烯在防彈衣上的應(yīng)用將是一個(gè)非常重大的科學(xué)突破，防彈衣是指能吸收和耗散彈頭、破片動(dòng)能，阻止穿透，有效保護(hù)人體受防護(hù)部位的特種服裝，通常它以軟質(zhì)材料(芳綸等)為內(nèi)襯，以硬質(zhì)材料(特種鋼板、超強(qiáng)鋁合金等金屬材料或者氧化鋁、碳化硅)作為面板及增強(qiáng)材料。
美國(guó)“尖峰裝甲”公司推出的“龍鱗甲”防彈衣，由小塊陶瓷防彈瓦以及新型防彈纖維編織成魚(yú)鱗狀防護(hù)甲。根據(jù)資料顯示，“龍鱗甲”被7.62毫米標(biāo)準(zhǔn)軍用彈在6米擊中40次，都不會(huì)被擊穿，而且還可以擋住7.62毫米鋼芯穿甲彈。9毫米微型沖鋒槍對(duì)它根本沒(méi)效果。它的售價(jià)也十分昂貴，一套“龍鱗甲”售價(jià)5000美元，比普通防彈衣高出3~4倍。現(xiàn)在，“龍鱗甲”新型防彈衣已普遍用于全美特種部隊(duì)。采用龍鱗甲技術(shù)，也使得防彈衣產(chǎn)品重量大大減輕，方便于士兵行動(dòng)。一套龍鱗甲防彈衣的重量?jī)H在6千克左右。另外一款美國(guó)最優(yōu)秀的防彈衣“攔截者”,更能抵抗俄制AK-47突擊步槍以及SVD狙擊槍的殺傷力。其唯一的問(wèn)題是重達(dá)8千克，整片胸甲結(jié)構(gòu)透氣性能差，而且不舒適。
美國(guó)萊斯大學(xué)的研究人員近期發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一顆微小的硅粒以3000米/秒的速度射向單層石墨烯，這種石墨烯結(jié)構(gòu)的材料可迅速分散此沖擊力，而且能中斷通過(guò)材料的外展波，承受沖擊的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝于鋼鐵(能力比鋼材材質(zhì)強(qiáng)10倍)和凱夫拉等材質(zhì)。這次實(shí)驗(yàn)中硅粒的初速達(dá)到了步槍的3倍，測(cè)試證明，在宏觀層面應(yīng)用石墨烯，其擁有非常強(qiáng)大的防彈能力。
發(fā)展石墨烯基復(fù)合特種功能材料，抗沖擊強(qiáng)度比現(xiàn)今先進(jìn)的芳綸材料(凱夫拉)基的防彈衣提高10%,而且可以隨意折疊，實(shí)現(xiàn)真正的柔性。通用產(chǎn)品原型總面積約為350平方厘米防彈衣成品在未加擋板前重量不高于2.3千克，防護(hù)等級(jí)達(dá)到GA41-2010警用標(biāo)準(zhǔn)2級(jí)，價(jià)格降低在1200元以下。專(zhuān)用產(chǎn)品原型在通用產(chǎn)品原型指標(biāo)上按需求相應(yīng)提高。由于完整單層石墨烯和有序微納結(jié)構(gòu)的彈性薄層全是我國(guó)自主研發(fā)成果，所以在生產(chǎn)該集成產(chǎn)品領(lǐng)域我國(guó)具有產(chǎn)業(yè)化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。另外，為應(yīng)付價(jià)格敏感的市場(chǎng)需求，我國(guó)采用將小面積石墨烯片交織聯(lián)成大面積片，好進(jìn)一步降低成本。
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