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石墨烯复合装甲成功通过科技成果评价

供稿:中关村中慧先进制造产业联盟 | 2021-11-02

2018年9月5日,依据《中华人民共和国科学技术进步法》《中华人民共和国促进科技成果转化法》《科学技术评价办法》《科技评估管理暂行办法》,中关村中企慧联先进制造产业技术联盟在北京组织召开由北京石墨烯技术研究院有限公司自主研发的石墨烯复合装甲 科技成果评价会。

评价机构严格按照《科技成果评价试点暂行办法》的有关规定和要求,秉承客观、公正、独立的原则,聘请中国航发北京航空材料研究院研究员丁鹤雁任主任,公安部第一研究所研究员凌建寿、中国石油大学(北京)教授姜桂元、北京理工大学教授王振华、北京化工大学教授张好斌、北京工业大学王朝辉、中国企业联合会、中国企业家协会胡晓丽等6位同行专家,组成评价委员会,对该项科技成果进行了评价。评价委员会听取了项目完成单位的技术总结报告,对评价资料进行了审查,经严格质询和充分讨论形成了评价意见。

该项目属于石墨烯加工技术领域,本项目以石墨烯复合装甲材料制备及结构设计为重点方向,针对不同装备实际战场环境中的抗弹需求,对复合装甲组成材料动态性能进行分析,建立材料失效模型,并针对复合装甲的层叠结构进行设计。有效提升了复合装甲抗弹性能,克服了现有陶瓷/复合装甲材料重量大、防护系数偏低、抗多发打击能力差等不足之处。并通过开展石墨烯复合装甲材料的研制及应用研究,实现石墨烯复合装甲在国内装备上的应用,大幅度提升现有关键装备的抗弹伤能力,并实现装备的轻量化,满足现役关键装备的高生存力设计要求。

技术关键点:项目组根据石墨烯复合装甲材料实际情况,采用不同的溶剂、添加表面活性剂,如阴离子表面活性剂SDS、阳离子表面活性剂CTAB、非离子型表面活性剂聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮等,成功提升了石墨烯在陶瓷及金属体系中的分散效果。为了获得良好的分散效果,石墨烯和基体材料通过球磨、超声分散等方式依次使用的方法进行混合,针对石墨烯改性陶瓷及石墨烯铝基复合材料粉体的特性/尺寸/类型/含量,确定混粉时间,转速等工艺参数,最终获得最佳分散工艺。最后,利用材料成分微调、烧结工艺优化等手段,研发高致密度烧结工艺,使石墨烯与材料基体形成良好的界面结合,从而了提高材料的强韧度,最终突破了石墨烯复合装甲材料研制过程中的石墨烯分散及植入关键技术。

主要创新点:

1、针对传统复合装甲材料性能上的不足,发明了石墨烯在陶瓷材料及铝基材料中的分散与植入技术,创造性的制备了石墨烯改性陶瓷及石墨烯铝基复合材料两种新型轻质防弹材料,材料的强韧性能等显著提升;

2、采用实弹射击和失效模型分析相结合的方式,通过V50靶试试验,建立了石墨烯防弹材料性能数据库和模型库,提出了石墨烯复合装甲叠层结构设计,实现对石墨烯复合装甲抗弹性能的稳定控制;

3、构建了石墨烯复合装甲的材料制备与应用技术体系,提升了石墨烯复合装甲材料的设计、开发、制造和验证方面的综合技术能力。

产品总体的性能指标,经第三方检测,石墨烯复合装甲符合GJB59.18-88《装甲车辆试验规程 装甲板抗枪弹性能试验》等防护要求,在同等防护条件下,复合装甲的减重增强效果显著。经多家用户使用,反映良好。

评价委员会一致同意通过科技成果评价,认为该产品具有自主知识产权,技术水平达到国际先进,经济、社会效益显著,应用前景广阔。建议:进一步扩大该技术成果的应用领域。

北京石墨烯技术研究院有限公司(以下简称“研究院”)是由中国航空发动机集团和北京市政府发挥央地联动优势,于2017年共同发起设立的专门从事石墨烯创新技术研究及产业孵化的新型创新主体。研究院作为我国石墨烯创新技术研究和产业化的重要抓手,重点突破石墨烯材料关键共性技术,培育石墨烯先导产业和新材料支柱产业。

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