石墨烯是一種新型納米材料,具有機械強度高、導電和導熱性能好,不溶于無機溶液等特性,目前廣泛應用于導電和導熱產品、能源存儲、物質分離和生物分子檢測等領域,被譽為“新材料之王”。
石墨烯材料在船舶領域的應用
防腐涂料
船舶建造涉及的金屬材料范圍廣(合金鋼、鎂合金、鋁合金等),且所處環境惡劣,其不同部位的金屬材料會受到不同程度的腐蝕。石墨烯對不同金屬均具有良好的防腐性能,可填充到涂料的孔洞及縫隙中,能迅速將基體表面的電子轉移至涂層表面,起到了延緩電化學反應、增強涂層屏蔽效應的作用。將石墨烯材料應用于船舶金屬的防腐中,是船舶金屬防腐工作的一項重大突破。
減振材料
石墨烯材料具有電導性強、強度高、彈性好的特性,還可以折疊或彎曲,作為減振材料的主材質,一般應用于船舶的發動機螺旋槳,重點消除噪音和震動。應用試驗顯示,石墨烯材料呈現出比常規減振材料更為優越的性能,可以減小低頻區域的噪音和震動。
在30萬噸級超大型原油運輸船上采用石墨烯減振材料,振動和噪聲可以減少50%以上,安裝成本低于現有產品,在質量和價格方面都具有突出優勢。面向未來,以石墨烯為主材質的減振材料有望在客貨兩用船(RO-PAX)、潛艇和其他海上設備的建造中廣泛使用。
電磁防護材料
隨著電子技術發展所帶來的水面艦船裝備的更新換代,艦船作戰平臺上電子傳感器的數量日益增多,復雜的電磁環境對水面艦船的隱身性提出越來越高的要求。石墨烯材料具有獨特的光電特性以及可調諧性能,將石墨烯材料及其光電器件用于強電磁武器防護以及艦船雷達隱身技術具有重要意義。
石墨烯材料國內外標準情況
國外標準情況
目前來說,世界范圍內石墨烯標準化工作都處于初步階段。國際標準化組織(ISO)和國際電工委員會(IEC)對石墨烯材料的標準化工作非常關注,ISO納米技術委員會(ISO/TC 229)和IEC電工產品及系統的納米技術標準化委員會(IEC/TC 113)不僅分別成立了石墨烯標準研究組,還就石墨烯標準制定成立了聯合工作組,統籌協調石墨烯的國際標準制定,并提出了未來幾年內石墨烯標準制定的路線圖。這兩大國際標準組織目前共計有20余項石墨烯標準正在研制,以韓國和歐盟石墨烯旗艦計劃提出的最多。
國內標準情況
我國是石墨烯研究和應用開發最為活躍的國家之一,但在石墨烯標準化方面發展較晚,直到2013年,隨著中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟的成立,開始開展石墨烯標準化工作。
我國負責石墨烯領域標準化工作的技術委員會為全國納米技術標準化技術委員會(SAC/TC 279),目前已組織了15項石墨烯國家的編制,但還未成立國家層面的石墨烯標準化工作組,也沒有正式發布石墨烯標準化路線圖。在行業標準層面,目前已形成石墨烯鋅粉涂料、石墨烯改性纖維的定性鑒別等2項行業標準。我國現行石墨烯標準及相關計劃見表1。
表1 我國石墨烯標準及相關計劃
我國船用石墨烯材料標準工作建議
石墨烯屬于新材料,石墨烯產業屬于新興產業,其應用范圍廣、技術發展速度快,對于配套標準也提出了新的發展需求。目前,我國關于石墨烯材料的相關標準多為基礎類標準以檢測方法類標準,產品類標準相對缺乏。
基于石墨烯材料目前已在船舶防腐、減振、電磁防護以及船用海水淡化等方面得到廣泛研究與實際應用,建議加快相關產品標準的研制工作,推廣石墨烯產品在船舶領域的使用。
來源:中國船舶標準化
