地獄而來的使者
石墨烯的硬度和強度,從某個方面來說,確實挺不錯的。不過大家是不是都有一種誤解,是不是覺得硬度高的,就無堅不摧了?不是,
硬度高,不代表抗破壞能力就強,還要考慮斷裂韌性和強度。眾所周知,鑽石號稱自然界最硬的物質,那麼其硬度肯定是很大的,但是我一錘子砸過去,鑽石不也還是碎了?所以鑽石的強度和斷裂韌性還不如普通的石頭。至於石墨烯,我下面就來科普一下,注意注意,知識點來了。1.物理結構
首先,石墨烯是一種平面狀的二維碳材料,六角網格結構,物理性質體現在拉伸強度與韌性方面,這兩方面石墨烯都具有不錯的表現。但是說到硬度,如果是正面衝擊力,也許能體現石墨烯的優異抗破壞性,但是如果受到剪切力的作用,那麼石墨烯的強度就沒有所說的那麼好,而是很脆的。也就是說,跟鑽石這種三維原子結構相比,石墨烯的強度受到受力方向的限制,立體原子結構的物質在各個方向的強度要優於石墨烯這種二維結構材料。
2.不具備阻燃性
單純的石墨烯材料具有很好的導熱性,但是導熱性好,不代表可以阻燃啊。就跟鑽石一樣,鑽石的在空氣中的燃點大概為900度,而石墨烯的話,溫度達到650以上,就變成二氧化碳了,溫度達到450度就會產生熱重。所以,這樣的東西做武器的裝甲、外殼,應該行不通吧。
3.生產難度
我記得石墨烯現在還算是高成本的材料吧,量產也不代表能商品化,而且貌似加工難度也大,石墨烯本身具有優異物理性質,前面也說了,單純的石墨烯是可以燃燒的,如果要想在這個層面開發新型材料,達到防火的性質,可能會由於其他材料的影響,而改變石墨烯本身的性質,而達不到預期的效果。
綜上所述,就目前的條件下,想要大規模利用石墨烯來製造武器,應該是行不通的,不但是石墨烯本身的物理性質,就現在的加工、生產難度也不允許。但是與其他合金材料結合,比如利用石墨烯來充當中間夾層,不知道能不能提高外殼、裝甲的強度。當然,以上的分析僅僅是我的個人看法,如果有不同意見的歡迎大家在評論區補充。
我是哨兵ZH,領域解析,獨特見解,希望大家能多多關注支持我,謝謝。
哨兵ZH
目前世界上所研究和試驗的用於防彈材料的石墨烯實際上被稱為石墨烯海綿,是目前世界上已知的最輕固體新材料,屬於一種氣凝膠,是以石墨烯為牆壁,碳納米管為支架,兩種材料的水溶液在低溫環境下凍幹,去除水分、保留骨架,最後形成的一種超輕材料。石墨烯海綿抗壓、抗衝擊性能非常強,可承受力度超過每平方英寸1.45萬磅的外力重擊,這幾乎相當於馬裡亞納海溝這個深達10924米的世界海洋最深處所經受的巨大壓力,防護能力比鋼材強10倍,比凱夫拉材料強2倍。不僅如此,石墨烯還可以被擠壓成其原始大小的5%,且依然能夠恢復原來的形態。此外,石墨烯海綿還具有抗重複衝擊性能好的有點,在抗擊外力重擊1000次以上仍能保持穩定性能。由此可見,石墨烯海綿耐高壓、耐衝擊的超硬特性意味著它將能用在防彈衣的內部和坦克裝甲車輛的裝甲內部作為緩衝材料,以吸收來自射彈(如子彈、炮彈、反坦克導彈、火箭彈等)的衝擊力。在美國科學家的模擬實驗中,僅10-100納米厚的石墨烯海綿,就能夠抵禦相當於AK-47突擊步槍射出的7.62毫米子彈的衝擊力。此外,石墨烯海綿製成的防彈衣比現在常見的凱夫拉防彈衣輕得多也柔軟得多,因此士兵穿起來更輕便、更舒適,不會對戰術動作造成多少影響,也不會過多地消耗士兵的體力。
用於製造坦克裝甲車輛的裝甲時,石墨烯將像喬巴姆裝甲的“三明治”結構一樣,外層為鋼或鋁裝甲板,內部為石墨烯海綿填充的裝甲墊。央視報道顯示,一塊300×300毫米見方,外層為鋁裝甲板、內部填充石墨烯海綿的新型裝甲承受住了3發14.5毫米機槍彈的打擊。從視頻資料可以看到,3發14.5毫米機槍彈都只擊穿了最外層的鋁裝甲板,內部填充的石墨烯海綿卻完好無損。(S)
聯合防務
石墨烯的研究歷史短,技術條件不是很成熟,新生事物不是一蹴而就的,從誕生到自成體系需要很長一段路要走。一般武器的外殼都是金屬,技術條件相對成熟,所以現在大部分武器的外殼還是以金屬為主。而是石墨烯優越的光學,力學特性註定了它在以後的材料應用中前景廣闊。
英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,用微機械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯,因此共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。石墨烯超薄超輕、強度高、彈性和韌性好的特性,從它被分離出那一天開始,註定會引起軍事材料的革命。如今它已經開始被應用於軍事領域,不僅可以做武器的外殼更重要的是防彈材料,現在各國都在大力研究,以便將其廣泛應用到防彈衣領域以及作為坦克裝甲車輛的裝甲,減少坦克的損毀率和士兵的死亡率。
石墨烯海綿是目前世界上已知的最輕的固體材料,它的本質屬於一種氣凝膠,石墨烯和碳納米管共同組成了石墨烯海綿的結構形態,兩種材料的水溶液在低溫環境下凍幹脫水保留骨架,構成看起來十分簡單,這種超輕材料以後會廣泛應用於生活之中。這種材料的抗壓和抗衝擊能力都非常強悍,相當於馬裡亞納海溝所經受的巨大壓力,防護能力比鋼材強10倍。這種柔中帶鋼的材料如果廣泛應用在軍事領域,很多現存的問題都可以迎刃而解。能夠在外力重擊無數次的情況下仍然保持穩定的性能,抗重複衝擊性能特別好。可以將其應用於防彈衣以及裝甲車輛的內部作為緩衝材料,大大降低損毀率。
品讀武器裝備
原因有兩點,第一:我相信絕大多數人對硬度這個概念的理解是錯誤的,兩個物體相撞並不是碎的那個硬度低,很有可能就是碎掉的那個物體的硬度更高。硬度的定義簡單來說就是,材料局部能夠抗擊壓力而不產生形變的程度,一塊木板和一塊玻璃,尖銳的物體在上面按壓,肯定是木板上產生的劃痕損傷會比玻璃上產生的劃痕損傷更大更明顯, 這說明了玻璃的硬度比木板更大。但如果把木板和玻璃相撞,那麼必然是玻璃碎了,而木板沒事,而這說明了玻璃的斷裂韌性(脆度)更大,更容易碎裂。
很多人就是把硬度和斷裂韌性的概念理解錯了,以為硬度大的物體就越堅硬,事實可能是恰恰相反的,大多數硬度高的物質反而是容易斷裂的,而石墨烯同樣也具有這樣的特點,硬度高,脆度也高。所以別以為石墨烯做成的物質就是無堅不摧的,說不定從三樓摔到水泥地上就碎了,像玻璃一樣又硬又脆。
第二點:石墨烯這個概念也有10多年了,從當初發現這種材料到如今它在各個領域的廣泛應用,但卻很少見到有石墨烯做成的大型儀器或者相關物質,更多的報道都是談論石墨烯在微觀上的應用,就算是石墨烯防彈衣也只是有石墨烯的參與而不是純粹利用石墨烯構建的。原因就在於石墨烯還無法在宏觀物質上獨立應用,無法大量製備。實驗室中通常都是利用化學氣相沉積法(CVD)製作石墨烯的,但是結晶出來的石墨烯都是碎塊的晶體;利用氧化還原的方法制作的石墨烯雖然可以大量製備,但是屬於劣等品,電力學的性能都很差;機械剝離法和SiC外延生長也很難製作大尺度的石墨烯。說白了就是能大量生產的石墨烯性能都很差,不可能應用到軍事這種重要領域中去製作武器的。
科學薛定諤的貓
我想說一個事,就是石墨烯其實就是一種炒作,和納米有得一比。
石墨烯是具有很牛的特性,可是可但是,你要搞清楚了,石墨烯是二維材料,是一種厚度只有一個碳原子的碳膜。
那麼那位說了,把無數層石墨烯疊加起來不可以做成實用的石墨烯材料了麼?
呵呵噠~~~~~自然界有這種無數層石墨烯組成的材料啊!!你看自然界多偉大~~~~~
對不起,石墨烯一層層疊起來的那東西就叫做“石墨”,老牛了是吧?
石繭
石墨烯那麼金貴的玩樣,如果用來做防彈衣,誰用的起,做戰車、艦船外殼更別提了,那個國家都得破產。最可笑的是所謂的石墨烯防彈衣,石墨烯做成海綿狀就會很容易爛掉,再堅固的石墨烯,如果材料沒有足夠的厚度,基本上就是個屁,輕易就會被撕爛。最好還是做成雞尾酒,混合粘合劑和骨材,還有石墨烯筋材,形成一體了,才能最大限度的發揮材料的性能,而且石墨烯用量相對較少,價格也就沒那麼高了。其實這方法有很多,不同用途有不同的製造方法,有二元配方,三元配方,還有不同的內襯,就不一一說明了。
我是常箐
石墨烯是碳分子在特殊排列狀態下形成的,和金剛石(鑽石)相似,金剛石的人造方法,是碳分子在超高壓狀態下形成的,最早用高壓爆炸法制做人工金剛石,石墨烯是也是碳分子人工排列製造的。目前製造成本很高,而目前說的石墨烯電池是利用石墨烯的特殊的導電性能,目前的石墨烯電池是以石墨烯鋰電池為主。
user6723085078279
材料。。。。
硬度,強度(屈服強度,和最大強度),韌性,彈性,耐磨,耐溫,耐酸鹼,易加工性,,,等等。才能決定一個材料的的使用場合和範圍。
做武器外殼,猜測提問題的人是想說,能不能做坦克裝甲,或防護裝甲。
可惜現在的石墨烯阻燃性能沒達到裝甲防護的要求,還需要研究。