近年来，碳纤维复合材料由于重量轻、耐高温等特点，在航天航空等众多领域越来越受到垂青。最近，中国运载火箭技术研究院研发中心与哈尔滨工业大学（以下简称“哈工大”）共同研制出“石墨烯纳米增强新型复合材料”，这个材料在传统碳纤维复合材料的基础上，力学性能提升了10%以上，开启了碳纤维复合材料新革命。

图：石墨烯纳米增强新型复合材料

纳米增强复合材料结构作为颠覆性提升材料性能的重要途径，一直是近年来材料领域的研究热点。一般传统的做法是用碳纳米管作为增强结构，但是这种方法存在许多技术瓶颈和局限性，最显著的问题就是碳纳米管具有较强的流动性，易产生“团聚”现象，材料均匀性较差，难以制成大尺寸的材料，而且材料质地比较脆，容易发生断裂。

据项目负责人吴迪介绍，石墨烯纳米增强新型复合材料，就是在碳纤维复合材料中，增加了纳米级的石墨烯，进一步提高了碳纤维材料的韧性、强度、刚度等性能。与传统碳纤维复合材料相比，除了力学性能的提升，它还具有以下几方面的优点：

▍导电性能好

该材料的导电性能，明显优于传统的复合材料，能够有效避免传统复合材料与金属材料连接的接触面上，容易积累电荷产生电化学腐蚀的情况，大幅提高产品的结构耐久性能。

▍电磁屏蔽功能

该新型复合材料具有很好的电磁屏蔽功能，可以用于制备仪器设备壳体，与传统金属材料壳体相比，既能保护内部电子元器件不被电磁辐射干扰，又能达到减重的效果。

▍防潮防水功能

该材料具有极强的疏水性能，可以用于制备防潮结构，提高产品的环境适应能力，为产品在潮湿环境下的长期贮存和提升耐久性提供支撑。

图：石墨烯纳米增强新型复合材料的微观结构

研发中心与哈工大联合研制的石墨烯纳米增强新型复合材料，是以氧化石墨烯为材料，制备出石墨烯海绵，这种石墨烯海绵具有三维生长性，彼此之间相互连接，能够非常均匀地与碳纤维复合材料进行融合。

该材料的成功研制，颠覆性地提高了现有复合材料的性能水平，为纳米增强复合材料技术研究开辟了新的途径，为未来航空航天飞行器轻质化设计奠定了材料基础。吴迪介绍，在这个材料的研制过程中，运载火箭研究院研发中心主要负责前期的仿真设计，哈工大主要负责材料的制备。该材料的成功研制，颠覆性地提高了现有复合材料的性能水平，为纳米增强复合材料技术研究开辟了新的途径，为未来航空航天飞行器轻质化设计奠定了材料基础。

（本文来源：中国运载火箭技术研究院；）

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