産業資訊 / Industry

石墨烯在汽車領域的應用

1.汽車輕量化材料

石墨烯材料的強度是鋼的100倍,具有較高的強度和硬度,但其密度較低,質量較輕,是理想的汽車輕量化材料。将石墨烯作為增強相開發的輕質複合材料可用作汽車車身材料。日前,利物浦Briggs汽車公司在其品牌産品BACMONO單座跑車的車身中就使用了石墨烯材料,該跑車也已通過道路測試。

2.汽車用高耐磨材料

石墨烯複合材料除了作為車身材料,在汽車零部件領域也可以得到應用。比如,汽車輪胎。将石墨烯材料加入到汽車輪胎中可使得輪胎更加耐磨、防穿刺,而且能大大提高使用壽命。四川大學高分子材料工程國家重點實驗室,已經自主研發出世界首個石墨烯橡膠輪胎。

3、高導熱複合材料

石墨烯的熱傳導率高達5300W/m·k,将其與導熱性高聚物複合可制成強度高、導電導熱性好、質量輕的優質複合材料。石墨烯的超二維納米結構可以保證熱量在加熱區域内的均勻釋放,可用于汽車加熱座椅材料。

4.汽車防腐塗裝材料

石墨烯具有較高的化學穩定性,表面疏水,耐酸堿化學腐蝕。有研究将石墨烯噴塗于鋼表面,浸泡于海水中可以保持一個月不生鏽,而普通高性能塗料僅能維持幾天時間。因為石墨烯的高疏水性以及獨特的納米結構,可以将其運用于車用塗料領域,提高防腐效果。

5、車用導電功能性材料

在汽車燃油供給系統中,以快速紊流方式流動的燃油能産生靜電,用于燃油供給系統的部件(包括油箱,油管接頭,過濾器等)需要其導電率能阻制靜電堆積,消除火花、爆炸等危險。目前,以碳納米管作為添加劑的導電塑料已成功應用于汽車燃油供給系統。石墨烯具備與碳納米管相媲美的導電性能,且制備成本更低,完全可以用于導電功能塑料領域。基于石墨烯的導電功能塑料還可以運用于汽車擋泥闆、門把手、鏡盒等方面,方便車身的靜電噴塗,省去了相對于非導電性塑料在靜電噴塗前需要進行的表面導電化處理。

6、電動汽車儲能材料

動力電池是新能源汽車的心髒。盡管目前國家大力推廣電動汽車,但是續航裡程短、充電時間長等短闆,依舊阻礙着電動汽車的市場化。目前,作為電源的儲能裝置主要有锂離子動力電池、超級電容器和燃料電池,三者均要求其電極材料具備大的比表面積、高的導電性和良好的電化學穩定性,這為石墨烯提供了廣泛的運用空間。

(1)锂電池電極材料

石墨烯在锂電池上主要有三種應用:

  • 在正負極材料中作為導電添加劑;
  • 在銅箔或鋁箔中作為功能塗層;
  • 在負極材料中作為電極材料。

在應用如Si、Sn等材料作為電池負極時,有一個很大的障礙就是充放電過程中體積膨脹率很高(可高達400%),從而導緻電極粉碎或者電池容量快速衰減。用石墨烯包覆這些納米材料可以良好地解決體積膨脹問題。下圖展示了石墨烯作為锂電極材料的幾種應用:

(2)超級電容器

超級電容器是一種新型儲能裝置,與充電電池相比,可進行不限流充電,因而充放電速率非常快,可以在幾秒内完成充放電過程,同時具有功率高,使用壽命長等特點。石墨烯分散後具有非常大的儲能活性,這是因為石墨烯具有高達2 630 m2 /g 的理論比表面積,因此石墨烯複合材料可用于超級電容器領域。

(3)燃料電池

在低溫燃料電池使用中,無論是陽極的氧化反應還是陰極的還原反應,都需要Pt、Pd等貴金屬作為催化劑,大大增加了燃料電池的成本。将貴金屬搭載在石墨烯上,一方面,石墨烯中的大π鍵與金屬間的相互作用可有效阻止金屬粒子的遷移、聚集,提高催化劑的穩定性。另一方面,石墨烯良好的導電性也可以降低電池内阻,提高導電性能。

來源:汽車材料網

(以上文章系轉載,并不代表利特納米觀點,如涉及版權等問題,請聯系我們以便處理)

免费观看在线污污的视频,免费视频在线观看