2024年4月29日下午,应纳米矿物材料及应用教育部工程研究中心(下简称“中心”)刘磊研究员邀请,东华大学江莞教授为中心师生做了题为《功能基元序构型高强石墨与碳/碳复合材料的制备》的学术报告。报告会由刘磊研究员主持。
石墨作为一种极为重要的基础材料,在冶金、化工、半导体等工业领域广泛应用,特别是高纯、高密度、高强度的各向同性高端石墨材料,因其具优异的热和化学稳定性、导热/导电性和可加工性,是核能、航空航天和国防等极端环境下的战略性关键材料。江莞教授介绍了其团队开展的相关工作,以纳米金刚石为功能基元,通过均匀分散和自增压烧结在石墨基体中序构sp3键,实现了石墨层间范德华力部分向共价键的转变,使得石墨的强度大幅度提高。一维序构制备的样品抗弯强度达到了120MPa(20%NDS),比均质分散的样品提升了30%,是目前报道的最高值、国产高强石墨的2倍。C/C复合材料比重轻(小于2.0g/cm3):仅为镍基高温合金的1/4,陶瓷材料的1/2;随温度升高其强度不仅不降低(可达2200℃),反而比室温还高;抗烧蚀性能良好:烧蚀均匀,可以经受高于3000℃的高温;摩擦磨损性能优异,摩擦系数低、耐磨损、摩擦性能稳定;高比强、高比模、高疲劳强度和蠕变性能等。通过宏观尺度功能基元序构,在C/C复合材料三维空间构筑有序榫卯功能基元,突破了目前C/C复合材料性能的瓶颈,实现了抗弯强度(~1.2GPa)和剪切强度(~130MPa)均大幅提高,获得了超轻超强C/C复合材料。
江莞,东华大学教授,功能材料研究中心主任,校学位委员会副主任委员。曾获国家杰出青年科学基金、中科院百人计划、上海市领军人才等支持,目前担任教育部科技委员会量子科学与柔性电子专门委员会委员、中国硅酸盐学会测试技术分会副理事长。江莞教授长期从事陶瓷及其复合材料的成形、烧结机理以及性能表征方面的研究。近年主持的科研项目有国家重点研发计划、国家自然科学基金委重大基础研究计划、重点和面上项目等。迄今为止在Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Mater. Today、Nat. Commun.、Acta Materialia等学术期刊上发表SCI收录学术论文300余篇;获得国内外发明专利50余项,包括国际发明专利13项。(刘磊)