納米技術(shù)與信息技術(shù)、生物技術(shù)堪稱當(dāng)今世界高新技術(shù)三大支柱,納米科技更是成為第四次產(chǎn)業(yè)革命的主導(dǎo)。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(chǔ)性材料,它的發(fā)現(xiàn)是納米科技發(fā)展史上的一個(gè)里程碑事件。

“石墨烯納米材料作為特種尖端裝備技術(shù)所依托的全能材料,其商業(yè)化應(yīng)用成果將給特種裝備和民用產(chǎn)品帶來巨大變革,并驅(qū)動(dòng)價(jià)值數(shù)萬億美元的新興產(chǎn)業(yè)鏈?！敝袊┥虡I(yè)應(yīng)用旗艦計(jì)劃工作委員會秘書長、中國國際石墨烯資源產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副秘書長、全國工商聯(lián)特色小鎮(zhèn)發(fā)展委員會主任趙猛博士在前不久舉行的西安納米科技學(xué)會2017年學(xué)術(shù)年會期間,高度肯定了石墨烯在特種領(lǐng)域的革命性意義。

西安納米科技學(xué)會2017年學(xué)術(shù)年會現(xiàn)場

據(jù)悉,本次會議由西安納米科技學(xué)會主辦、陜西省先進(jìn)儲能電子材料與器件工程研究中心、西安交通大學(xué)新型儲能與能量轉(zhuǎn)換納米材料研究中心承辦,來自西安交通大學(xué)、陜西師范大學(xué)、西安科技大學(xué)、陜西科技大學(xué)、西安建筑科技大學(xué)、西北大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)等西安市部分高校從事納米科技相關(guān)研究的學(xué)者和學(xué)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(yīng)用前景以及石墨烯特種裝備小鎮(zhèn)的戰(zhàn)略構(gòu)想接受媒體專訪,引發(fā)廣泛關(guān)注。

趙猛表示,相比于一般的基礎(chǔ)材料,以石墨烯為代表的低維材料是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和先進(jìn)制造業(yè)的基礎(chǔ),是衡量一個(gè)國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)、科技實(shí)力的重要標(biāo)志。石墨烯的優(yōu)異特性,將使其在超輕質(zhì)飛機(jī)、紅外導(dǎo)引頭、激光武器、光電探測裝備、超輕便防彈衣等特種領(lǐng)域大有作為。歐美日韓等發(fā)達(dá)國家早已爭相開展石墨烯在超級計(jì)算機(jī)、高靈敏傳感器、便攜電子器件和先進(jìn)防護(hù)材料等與特種密切相關(guān)領(lǐng)域的戰(zhàn)略性開發(fā),以期占據(jù)特種前沿技術(shù)的制高點(diǎn)。

1、石墨烯將提高計(jì)算機(jī)的存儲和運(yùn)算能力,減小體積,降低能耗

計(jì)算機(jī)是武器火控系統(tǒng)的核心,其數(shù)據(jù)處理和存儲能力決定著彈道計(jì)算和快速打擊的精準(zhǔn)度。石墨烯器件制成的計(jì)算機(jī)速度比硅基微處理器高1000倍達(dá)太赫茲,在裝備設(shè)計(jì)制造模擬、戰(zhàn)場模擬、核爆模擬以及情報(bào)分析有重要意義,另外石墨烯器件還具有尺寸小、耗能低、發(fā)熱量少等特點(diǎn)。

2、石墨烯將提高傳感器的靈敏度,促進(jìn)微型化

石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)特性,是制備新型輕薄傳感器最有潛質(zhì)的材料。2014年,美國密歇根大學(xué)研究者將石墨烯夾入鏡片之間,構(gòu)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(jié)合于隱形眼鏡中,未來這種智能隱形眼鏡應(yīng)用于士兵可獲得夜視能力。

3、石墨烯將提高裝備的防護(hù)性能和隱身能力

石墨烯優(yōu)越的力學(xué)性能,在抗彈防護(hù)方面具有廣泛的應(yīng)用前景。將石墨烯與其它輕質(zhì)高強(qiáng)材料復(fù)合,有望獲得高性能輕型裝甲系統(tǒng)。同時(shí)鑒于石墨烯的輕質(zhì)高強(qiáng)特性和熱、電性質(zhì),石墨烯還可用于隱身防護(hù)領(lǐng)域。2013年,美國加州大學(xué)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(shí)現(xiàn)紅外隱身。這種材料可大面積涂覆于結(jié)構(gòu)和平臺表面,實(shí)現(xiàn)特種偽裝。

4、石墨烯將提高特種和移動(dòng)通信安全

在千兆赫茲頻段的電磁波覆蓋特種以及移動(dòng)通信等重要領(lǐng)域,而在聚合物基體中引入石墨烯,不僅可提高復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)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(xiàn)代燃料電池更高效、更安全、更環(huán)保、更輕薄

燃料電池中的核心部件“質(zhì)子傳導(dǎo)膜”存在燃料滲透等難題,極大限制了燃料電池的大規(guī)模應(yīng)用。如果采用石墨烯和氮化硼等單原子層二維材料作為“質(zhì)子傳導(dǎo)膜”,可使現(xiàn)代燃料電池更高效、更安全、更環(huán)保、更輕薄。在特種航天、特種領(lǐng)域都會有廣泛應(yīng)用。

6、石墨烯防彈材料可用于特種和民用領(lǐng)域

相比于傳統(tǒng)的防彈材料,石墨烯防彈材料拉伸強(qiáng)度提升25%,定伸強(qiáng)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(qiáng)。可廣泛應(yīng)用于武裝直升機(jī)防護(hù)裝甲、防彈衣、輕型防護(hù)裝甲、防爆裝備等特種產(chǎn)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(yōu)異的導(dǎo)電性、超彈性、吸油防火、超高孔隙率等一系列性能。因?yàn)槠涮厥獾膹椥?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(fù)原狀。

在談到石墨烯特種裝備小鎮(zhèn)時(shí),趙猛強(qiáng)調(diào)產(chǎn)業(yè)是生命力,特色是競爭力。目前石墨烯在特種裝備領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)日趨成熟,依托區(qū)域特種企業(yè)資源優(yōu)勢,發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè),推動(dòng)“石墨烯+特種裝備”的創(chuàng)新融合,對帶動(dòng)相關(guān)下游產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步,提升特種裝備的創(chuàng)新能力,加快特種和民用技術(shù)產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級,激活潛在消費(fèi)等,都有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

當(dāng)前,在產(chǎn)業(yè)政策支持下,軍民融合不斷提速,軍轉(zhuǎn)民推進(jìn)效率提升,同時(shí)也為優(yōu)勢民企帶來更多機(jī)會。趙猛認(rèn)為,石墨烯特種裝備小鎮(zhèn)的發(fā)展要緊抓住軍民融合發(fā)展的機(jī)遇,圍繞石墨烯材料應(yīng)用開發(fā)建立軍民口科研機(jī)構(gòu)協(xié)作機(jī)制,推動(dòng)技術(shù)成果、信息資源共享,促進(jìn)專業(yè)人才、基礎(chǔ)設(shè)施等要素的互動(dòng),借助建設(shè)以軍民結(jié)合為特色的新型工業(yè)化產(chǎn)業(yè)示范基地,帶動(dòng)提升石墨烯產(chǎn)業(yè)軍民融合水平。在他看來,石墨烯特種裝備小鎮(zhèn)既是特種特種主題科普教育基地,又是軍民融合產(chǎn)業(yè)及特種科技成果轉(zhuǎn)化發(fā)展平臺。

趙猛自信地表示,在我國急需找到經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型新的增長點(diǎn)的形勢下,以特色小鎮(zhèn)為產(chǎn)業(yè)集聚轉(zhuǎn)化載體,發(fā)展高技術(shù)、高回報(bào)的軍民融合產(chǎn)業(yè)正當(dāng)其時(shí)。未來石墨烯的大規(guī)模開發(fā)和應(yīng)用,必將對電子、能源、材料、特種、航天、特種、機(jī)械等領(lǐng)域產(chǎn)生深刻影響,以“|石墨烯+360行”為基礎(chǔ)的石墨烯特色小鎮(zhèn)旗艦計(jì)劃也必將加快“中國夢”、“強(qiáng)國夢”照進(jìn)現(xiàn)實(shí)的步伐。