铜材替代的新星 石墨烯-铝复合材料开发取得突破性进展
据伦敦证券交易所RNS新闻服务报道，专业石墨生产商、石墨烯和先进材料开发商Tirupati Graphite plc日前宣布，其石墨烯技术开发部门Mintech研究中心（TGMRC）成功开发了突破性的石墨烯-铝复合材料（Al-Gr），复合材料的导电性和强度比铝高得多，可与铜媲美。Tirupati公司正在与包括FTSE 100工程集团在内的潜在用户推动该复合材料在热、电力和推进系统等潜在应用领域中代替铜。
铝和铜是热和电气领域使用的两种主要金属材料。铝是一种重量轻，耐腐蚀，具有良好的可成型性，可高度回收利用，用途广泛的材料。然而，铜的导电导热性能优于铝，因此铜通常是一系列导电和导热应用的优选材料。但是，铜的重量（密度）约为铝的3.2倍（比铝高），其价格通常是铝的5倍左右。
TGMRC开发的Al-Gr复合材料，具有高导电导热性和增强的机械强度，可用于各种对重量敏感，要求高的电导率和热导率的高科技应用，例如电动汽车的电线和电缆，航空航天和卫星中的电机，以及热交换器，散热器等高热导率要求的产品，是铜材料的强有力替代者。
石墨烯-铝复合材料的特性
Tirupati公司的石墨烯-铝复合材料成功地将石墨烯与铝结合在一起，从而提高了导热性和导电性，在改善机械性能的同时保持了铝的轻质性：
物理性质：
铝的显微硬度提高了> 300％，比铜高了50％。
铝的热导率增加到> 200％，优于铜。
铝的电导率增加到> 150％，比铜的电导率大> 95％；并存在进一步优化的空间；
结构性质：
XRD（用于鉴定晶体材料和分析晶胞尺寸的X射线衍射）以及激光显微拉曼光谱仪（使用激光可以对非常小的区域进行分析）和TEM（透射电子显微镜）分析证实铝和石墨烯之间形成复合物。
发现该复合材料几乎不含铝的氧化和碳化物形式，这是一项关键成就，是类似复合材料上的研发技术突破。
发现Al-Gr复合材料的密度高于纯铝，这表明石墨烯颗粒可能已经占据了铝晶格中的分子内空间，这是复合材料中两种材料结合的重要指标。
下表是TGMRC在现阶段对Al-Gr复合材料测得的最佳特性：
材料特性 | 铜 | 铝 | TG AL-GR复合材料 |
导热系数（W / mK） | 402 | 205 | 410 |
电导率（106 S / m） | 59.6 | 36.9 | 56.9 |
密度g / cm3 | 8.96 | 2.7 | 2.79 |
显微硬度（VHN） | 100±10 | 45±5 | 150±10 |
工艺可扩展性 | 是 | 是 | 是 |
化学成分 | 铜 | 铝 | 可忽略的碳化铝和氧化铝 |
Tirupati表示石墨烯-铝复合材料能取得重大技术突破，可能于以下原因有关：
Tirupati的氧化还原石墨烯（rGO）采用零化学工艺，因此具有最小的杂原子污染，从而带来与金属，聚合物等其他材料基质更好的相容性和表面相互作用。
Tirupati的rGO具有非常高的BET（“ Brunauer-Emmett-Teller”）表面积，这可能有助于在分子空间内更好地分散和浸渍。
形成均质的复合材料，Tirupati的rGO均匀地分布在复合材料的整个体积中，体现了开发工艺的完美性。
Tirupati石墨烯-铝复合材料的专有制造工艺具有商业可扩展性，目前已经用于制造200克以上的Al-Gr复合材料原型，下一步他们将与领先的工程公司进行广泛的应用和产品特性测试，以及建立大规模产品的最终制造工艺。
含石墨烯的金属基复合材料（MMC）的物理，电气，机械和热学性质具有广阔的前景和潜在广泛的技术应用，其重量百分比，体积分数，尺寸，形状和取向之类的因素可能对最终复合材料的性质及其在各种应用领域的有用性/有效性产生重大影响。石墨烯-铝复合材料的成功开发为开发其他形式的先进材料和MMC材料打开了大门。
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