石墨烯材料在船舶领域应用及标准现状

引言

石墨烯是一种新型纳米材料,具有机械强度高、导电和导热性能好,不溶于无机溶液等特性,目前广泛应用于导电和导热产品、能源存储、物质分离和生物分子检测等领域,被誉为“新材料之王”。

01、石墨烯材料在船舶领域的应用

1.1 防腐涂料

船舶建造涉及的金属材料范围广(合金钢、镁合金、铝合金等),且所处环境恶劣,其不同部位的金属材料会受到不同程度的腐蚀。石墨烯对不同金属均具有良好的防腐性能,可填充到涂料的孔洞及缝隙中,能迅速将基体表面的电子转移至涂层表面,起到了延缓电化学反应、增强涂层屏蔽效应的作用。将石墨烯材料应用于船舶金属的防腐中,是船舶金属防腐工作的一项重大突破。

1.2 减振材料

石墨烯材料具有电导性强、强度高、弹性好的特性,还可以折叠或弯曲,作为减振材料的主材质,一般应用于船舶的发动机螺旋桨,重点消除噪音和震动。应用试验显示,石墨烯材料呈现出比常规减振材料更为优越的性能,可以减小低频区域的噪音和震动。在30万吨级超大型原油运输船上采用石墨烯减振材料,振动和噪声可以减少50%以上,安装成本低于现有产品,在质量和价格方面都具有突出优势。面向未来,以石墨烯为主材质的减振材料有望在客货两用船(RO-PAX)、潜艇和其他海上设备的建造中广泛使用。

1.3 电磁防护材料

随着电子技术发展所带来的水面舰船装备的更新换代,舰船作战平台上电子传感器的数量日益增多,复杂的电磁环境对水面舰船的隐身性提出越来越高的要求。石墨烯材料具有独特的光电特性以及可调谐性能,将石墨烯材料及其光电器件用于强电磁武器防护以及舰船雷达隐身技术具有重要意义。

02、石墨烯材料国内外标准情况

2.1 国外标准情况

目前来说,世界范围内石墨烯标准化工作都处于初步阶段。国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)对石墨烯材料的标准化工作非常关注,ISO纳米技术委员会(ISO/TC 229)和IEC电工产品及系统的纳米技术标准化委员会(IEC/TC 113)不仅分别成立了石墨烯标准研究组,还就石墨烯标准制定成立了联合工作组,统筹协调石墨烯的国际标准制定,并提出了未来几年内石墨烯标准制定的路线图。这两大国际标准组织目前共计有20余项石墨烯标准正在研制,以韩国和欧盟石墨烯旗舰计划提出的最多。

2.2 国内标准情况

我国是石墨烯研究和应用开发最为活跃的国家之一,但在石墨烯标准化方面发展较晚,直到2013年,随着中国石墨烯产业技术创新战略联盟的成立,开始开展石墨烯标准化工作。

我国负责石墨烯领域标准化工作的技术委员会为全国纳米技术标准化技术委员会(SAC/TC 279),目前已组织了15项石墨烯国家的编制,但还未成立国家层面的石墨烯标准化工作组,也没有正式发布石墨烯标准化路线图。在行业标准层面,目前已形成石墨烯锌粉涂料、石墨烯改性纤维的定性鉴别等2项行业标准。我国现行石墨烯标准及相关计划见表1。

表1 我国石墨烯标准及相关计划

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03、我国船用石墨烯材料标准工作建议

石墨烯属于新材料,石墨烯产业属于新兴产业,其应用范围广、技术发展速度快,对于配套标准也提出了新的发展需求。目前,我国关于石墨烯材料的相关标准多为基础类标准以检测方法类标准,产品类标准相对缺乏。基于石墨烯材料目前已在船舶防腐、减振、电磁防护以及船用海水淡化等方面得到广泛研究与实际应用,建议加快相关产品标准的研制工作,推广石墨烯产品在船舶领域的使用。



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