石墨烯材料的市场应用虽然仍处于起步阶段,但却已经被人们誉为这个时代中最具颠覆性的技术之一。无疑地,针对复合材料市场,利用石墨烯可望开启各种新的可能性。
超轻量的石墨烯提供了不可思议的力量。这项技术被广泛地应用在许多方面,例如制造玻璃强化塑料(GRP)复合地基,用于公共事业与基础设施进行道路工程。主要的汽车制造商也开始研究石墨烯,并为新款汽车应用石墨烯复合材料进行测试。无论它存在多么明显的优点,要充份利用石墨烯的潜力,也并非完全没有挑战性。
根据研究显示,将少量的石墨烯加进聚合物复合材料中,就能显著地提高材料的抗拉强度、弹性系数以及电导率与热导率。然而,由于石墨烯及其有关的材料(GRM)尚未能完全调整,产品研究人员与设计人员还无法全面了解以及掌握这项技术。
石墨烯强化复合材料的潜力,取决于基底材料与石墨烯本身之间的折衷。其结果是力度测量的在同时确保GRM的刚性、强度与韧性方面发挥重要作用。
目前还缺乏大量制造石墨烯复合材料的资料,而且也没有大规模生产石墨产品的试验与测试方法。无可否认的,石墨烯复合材料将成为一项重要的发展趋势,但如果GRM要成为市场主流的技术,就必须采用像现有材料一样的标准进行彻底的测试。
复合材料正不断地进展,而引进石墨烯更增添了一层复杂度。由于GRM是一个崭新的市场,工程师们可能还不熟悉其潜在的特性,因而也不确定需要什么样的测试来衡量其容差。这纯粹是因为目前还没有任何的资料可供参考。随着工程师开始将石墨烯整合于新的复合材料中,透过智能测试与量测软件的协助,可望克服准确测量方面的挑战。
例如,Starrett的L3软件并未默认测试作业所需的任何先验知识。相反地,这款软件主要在于检视材料如何根据数据因应与调整测试程序。当然,这套软件也适用于测试通用的量测数据,例如抗拉强度、弹性系数以及张力与应力等。
一旦建立测试方法后,还可自动产生图表,工程师量测图表上任何一个点或区段的张力、压缩、弯曲以及摩擦力等。
如果无法针对新开发的GRM进行全面的测试,可能无法让这些材料发挥全部的潜力,而使用这些昂贵材料的工程师则可能错失宝贵的机会。石墨烯的特性极具吸引力,也充满无限的可能性,为复合材料市场带来了更大的效益。然而,为了善加利用石墨烯并发挥真正的工程设计优势,首要条件就在于测试方面的创新。
编译:Susan Hong
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