04.02 中国突破长达数十年封锁,一材料学技术成世界领先,军事意义重大

在近代中国科技的漫长追赶道路上,材料科学一直是我国科技整体实力的一大软肋,这个弱点一度阻碍了我国应用技术的发展,如军迷们熟知的各种国产军用飞机发动机的研发一直进展缓慢,材料学便是几个重点拦路虎之一。这和我国过去基础研究投入不足、缺乏顶尖领军人才都有关系。也正因为如此,我国科学家们从没有停止前进的步伐,在过去几十年里默默地付出了大量的努力。正所谓厚积薄发,不久前天津大学传来了好消息,教授

封伟领导的科研团队经过长期的努力,最终通过含氟自由基切割单壁碳纳米管,在世界范围内首次制备出单层石墨烯纳米带。这是全世界材料科学界首次用一步法获得单层石墨烯纳米带,也是中国在石墨烯材料的研发方面突破西方数十年技术封锁所取得的划时代成就,并填补了中国石墨烯材料研发领域的一个重大空白!

石墨烯是一种特殊的二维碳纳米材料。在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的神奇材料。 在军事领域石墨烯一样有广泛的应用。由于其特殊的内部结构,石墨烯的硬度极高——大约是优质钢的十倍以上,而重量极轻,每立方米石墨烯的重量不到1克。几年前央视曝光的武直十直升机加装的附加装甲被认为就是石墨烯,它在不大幅增加武直十发动机负担的情况下加强了装甲防护力。目前这种石墨烯复合装甲几个世界主要军事强国都能研制出来,但只有中国将其装到了自己的武装直升机上,说明中国已经有效掌握了量产石墨烯的能力。目前全世界只有中国有这个能力,别无分店。

当然,石墨烯复合装甲的安装只是临时过渡的解决方案,武直十的国产发动机仍需努力,将来一旦大功率的涡轴发动机被研制成功,类似阿帕奇、米24的国产重型武直将不再是军迷的诗和远方。目前我国材料学方面的科学家也在国产航空发动机领域进行了石墨烯的应用探索。在不久前北京举办的新材料峰会暨北京石墨烯产业创新中心技术成果发布会上,我国科学家高调宣布石墨烯已应用于航空发动机。测试结果表明,在航空发动机的高温叶片上喷涂了石墨烯隔热涂层后,在原基材不改变属性的情况下,增加了3倍以上的使用寿命。

军用飞机发动机的具体性能一个是看推力大小,另一个重要指标就是使用寿命。国产涡扇10等系列发动机由于师承苏联,实际使用寿命一度被认为只有几百小时,和美军的几千小时使用寿命判若云泥。未来石墨烯等新材料、新技术整合到国产航空发动机制造领域后,国产发动机的使用寿命有望弯道超车,达到甚至超过美军的水平。

当然,所有的这些实际技术运用都得益于新材料的发明人:以封伟教授为代表的在我国材料科学领域默默付出的科学家们。据了解,正因为石墨烯材料在科学研究领域有着非常重要的应用前景,因此国外对中国在石墨烯材料方面进行了严格的技术封锁,这个封锁长达数十年的时间直到今天。老一辈的军迷可能还记得,以前不时有西方媒体爆料说中国的"间谍""盗取"了美、日等国的石墨烯材料回国的事件。封伟教授本人在得知获奖后,第一个反应也是说: "这标志着我国突破了西方国家几十年的技术封锁。"

我国在材料科学整体上还无法同美欧等国处于同一水平,但中国追赶的脚步越来越快。在国产纳米材料、凝聚体物理和结构材料等领域达到世界领先水平后,虽然石墨烯材料的突破看似又一个个案,但不积跬步无以至千里,不积小流无以成江海——在许多的个案累积起来后,中国材料科学整体超越西方国家,相信只是个时间问题。