金属基石墨烯复合材料技术获重大突破

日前，由江苏中天科技股份有限公司牵头，联合中国科学院过程工程研究所共同研制的金属（铝）基石墨烯复合材料（下称复合材料）取得突破性进展。该复合材料在保证实现实验室性能数据的前提下，已在工业化连铸连轧生产线上成功试生产，在石墨烯应用于金属领域的发展道路上迈出了关键一步。

石墨烯及其相关应用技术是目前全球关注的热点，石墨烯具有独特的二维结构、高强度、高导电性能和高导热性能等超强的力学和功能特性，被认为是最理想的复合材料，相关课题的研究也成为复合材料领域的热点方向。由中天科技和中科院共同开展的金属基石墨烯复合材料项目，瞄准中天现有主营产业——铝及铝合金架空导线领域的关键瓶颈，即抗拉强度与导电率的矛盾关系进行研究，目标是在相对于传统材料导电率不降或微降的前提下，大幅度提升材料抗拉强度。该项目成果将为我国电网建设提供全新的、革命性的导线产品选项，衍生出的新型导线品种将在节能降耗、抗重冰、大跨越等多个领域有所突破。

该项目在全球范围内首次成功使用工业化连铸连轧方法，批量制出了铝基石墨烯复合材料杆材，相对于此前的批次化生产，将具有更高的产能、更低的成本，对该复合材料未来的产业化推广具有重要意义。项目实施过程中，采用针对性工艺研制的复合材料，其抗拉强度提升25%～50%，该数值与实验室研究阶段及批次化中试阶段获得的数据基本一致，达到国内外同类研究成果中的先进水平。

该项目开发的独特石墨烯添加工艺，不仅有效解决了石墨烯与铝之间难以浸润的问题，还实现了石墨烯在连铸连轧过程中的在线添加。该技术的掌握，不仅为石墨烯在架空导线领域的应用提供支撑，而且能在大多数铝及铝合金材料领域应用，结合其他工艺调配，使新型复合材料获得针对性更高的性能。例如在交通载具的轻量化发展过程中，“以铝代钢”已成为主要趋势，在石墨烯的助力下，铝材用量可以进一步减少，实现更大程度的轻量化，其经济效益和社会效益十分显著。

目前中天科技已针对该项目技术成果进行产业布局，依托旗下主营架空导线的子公司——上海中天铝线有限公司实施，总投资3亿元。届时该先进技术将率先应用于铝及铝合金架空导线产品，之后向多种金属制品领域拓展，可形成企业新的产业增长点，引领中国高端的石墨烯复合材料技术发展，带来良好的经济和社会效益。