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石墨烯材料在军品领域的应用前景

发布日期:2021-02-25 作者: 点击:

石墨烯在军品领域的应用前景

石墨板

在复合材料中加入石墨烯可以大大提高材料的抗冲击性能,在军事装备中具有很大的应用潜力。例如,可以应用于空投箱、子弹箱、装甲车上,替代钢制零件;可以用于制造防弹头盔、防弹背心;也可以应用于登陆舰上,满足轻量化、防撞防弹的特殊要求。

装甲车

石墨烯在防弹服中的应用将是一个非常重大的科学突破。防弹服是一种能吸收和耗散弹头和弹片动能,防止侵彻,有效保护人体受保护部位的特种服装。它通常采用软质材料(芳纶等)作为内衬,硬质材料(特殊钢板、超级铝合金等金属材料,或氧化铝、碳化硅)作为面板和覆盖层的加强材料。

美国“峰甲”公司推出的“龙鳞甲”防弹背心,由小型陶瓷防弹瓦和新型防弹纤维编织成鱼鳞甲。资料显示,“龙鳞甲”在6米处被一颗7.62毫米标准军用子弹击中40次而没有被刺穿,它还可以阻挡7.62毫米钢芯穿甲弹。9毫米的迷你冲锋枪根本没用。它也很贵,一套“龙鳞甲虫”售价5000元,是普通防弹背心的3-4倍。如今,新型“龙鳞甲”防弹衣已广泛应用于美军特种部队。龙鳞甲技术的运用,也大大减轻了防弹服产品的重量,方便士兵行动。一套龙鳞甲的重量只有6公斤左右。此外,美国最好的防弹衣“拦截器”之一可以更好地抵抗俄罗斯AK-47突击步枪和SVD狙击枪的杀伤力。唯一的问题是它的重量高达8公斤。整个胸牌结构透气性差,不舒适。

龙鳞甲

莱斯大学的研究人员最近发现,当一个微小的硅粒子以3000米/秒的速度射向单层石墨烯时,这种石墨烯结构材料能够迅速分散冲击力,并能阻断通过材料的外展波。它的抗冲击性远远好于钢(比钢强10倍)和凯夫拉。在这个实验中,硅粒子的初始速度是步枪的三倍。试验表明,石墨烯在宏观上具有很强的防弹能力。

石墨烯复合材料优异的抗冲击性能

随着石墨烯基复合特种功能材料的发展,其冲击强度比Kevlar基防弹服提高10%,可随意折叠,实现真正的柔韧性。一般产品原型总面积约350平方厘米。加挡板前成品防弹衣重量不超过2.3kg。防护等级达到ga41-2010警标二级,价格降到1200元以下。特殊产品原型在一般产品原型中按要求进行改进。由于完整的单层石墨烯和具有有序微纳结构的弹性薄层都是我国自主研发的成果,我国在一体化产品的生产上具有产业竞争优势。此外,为了满足对价格敏感的市场需求,我国采取小面积石墨烯片与大面积片交织的方式,进一步降低成本。


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