顧 健,張曉虎
碳納米(石墨烯)材料作為一種國家戰略性新興材料,因其比表面積大、強度高、導電導熱性優異及透光性高等優勢,在輕量化材料、動力電池、電磁屏蔽材料、散熱材料等領域得到廣泛應用。目前,碳納米(石墨烯)材料已成為宇航推進領域技術應用所關注的熱點,并在固體推進劑性能提升與降感、超高溫絕熱阻燃材料改進、內外防熱涂層性能提升、高性能樹脂以及有機纖維復合材料在特種環境下性能提升等方面初露鋒芒。本刊策劃碳納米(石墨烯)材料在宇航推進領域的應用文章專欄,與讀者分享石墨烯制備及其在含能材料、復合材料中的應用進展,本期首次刊載5篇,后續將連載。
氟化石墨烯(FG)作為一種重要的石墨烯衍生物材料已在介電材料、超潤滑、生物材料、電子器件領域展現出良好的應用前景。四川大學高分子科學與工程學院劉向陽團隊簡述了有關氟化石墨烯(FG)的宏量制備、直接氟化反應歷程、應用拓展等方面的內容;FG有望作為高性能的包覆劑/氧化劑等應用于含能材料、固體推進劑等領域,并展望了FG未來研究方向。石墨烯產業化應用離不開制備工藝的發展,綠色、規模化、高質量的石墨烯制備技術開發顯得十分重要。中鋼集團南京新材料研究院陳杰團隊概述了基于電化學法剝離石墨烯制備工藝的最新研究,并闡述了電化學剝離石墨烯的機制和影響因素;最后論述了其在能源、催化、吸波材料等領域的應用情況。
為充分發揮石墨烯的優異特性,以提升碳纖維增強樹脂基復合材料的力學性能及電熱傳輸性能,中科院金屬所曾尤團隊綜述了石墨烯在碳纖維增強樹脂基復合材料結構功能一體化方面的研究進展,重點評述了石墨烯/碳纖維混雜復合材料在導熱、電磁屏蔽以及雷電防護等方面的研究成果,并展望了該領域的關鍵問題以及未來發展趨勢。西工大張秋禹團隊重點介紹了石墨烯在航空航天領域電磁屏蔽材料、導電材料、耐溫材料、能源與器件方面的研究進展,以及石墨烯復合材料在相關領域應用存在的關鍵問題,為石墨烯復合材料在宇航推進領域的應用指明了新的方向。
開發高能量密度、高釋能效率、高安全性特征的新型含能材料是現代武器裝備發展的迫切需求,沈陽航空航天大學熊需海團隊從石墨烯的制備及功能化改性出發,綜述了石墨烯及其衍生物對含能材料體系中催化劑、含能組分、氧化劑等組分性能的影響,對石墨烯基材料提升含能材料性能的作用機理進行梳理,指出了含能材料納米化存在的問題及今后研究的重點。
此為本刊聚焦納米碳基材料在宇航推進領域應用的專欄序章,旨在為相關領域內的學者提供一個快速交流的園地,敬請期待。