石墨烯在航空领域中的应用

石墨烯自从在2004年发现以来，到2010年英国曼彻斯特大学的科学家利用胶带剥离高定向热解石墨获得了独立存在的高质量石墨烯并提出表征石墨烯的光学方法后而备受瞩目。

石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂窝状结构，是构成其他维数碳材料的基本结构单元。石墨烯可以包覆成零维的富勒烯，卷曲成一维的碳纳米管或者堆垛成三维的石墨。具有极好的结晶性、力学性能和电学质量。

特性：

由于石墨烯良好的特性，其在涂料、橡胶、化纤等方面而广泛应用。全国两会期间，作为全国政协委员、中国工程院院士、中国航发科技委副主任、中国航发航材院科技主任陈祥宝接收了记者采访，他表示，中国已经基本实现航空装备关键材料的自主保障，可以基本满足目前在研、在制、在役航空发动机上的需要，未来要着力构建先进航空发动机材料体系。

目前航材院正集中探索超高温结构材料、特种功能材料、纳米材料、智能材料与结构、材料基因组等前沿技术，并实现了陶瓷基复合材料、石墨烯改性材料等领域的技术占位。“到2035年左右，更多新材料将会在我们的先进飞机和航空发动机上得到应用。”陈祥宝说。

石墨烯在航空领域的进展：

韩国：利用在含铜和镍的复合材料中使用石墨烯，发现了金属-石墨烯纳米层复合材料中单原子层石墨烯具有强化效应。

英国：加的夫大学工程学院在碳纤维树脂基复合材料中加入石墨烯纳米薄片（GNP）/碳纳米管（CNT），用以提高碳纤维的增强能力。

美国：麻省理工的研究团队研究发现，将石墨烯纸揉皱成一团，可以制备的超级电容器。

在航天热电材料中的应用

目前国内已开展通过添加石墨烯来提高复合材料热点转换效率的研究。刘雅梅[32]用湿化学法合成石墨烯/Bi2Te3纳米复合粉体，并通过静电吸附、烧结制备的块体纳米复合热电材料在400 K时ZTmax=0.73，表明石墨烯复合材料热电性能优良。

在深空探测活动中，利用热电材料直接将放射性同位素衰变热转换成电的能源供应方式将是深空探测器的首选，且已被成功应用于美国宇航局发射的“旅行者一号”和“伽利略火星探测器”等宇航器上。

在航天气体传感器中的应用

目前石墨烯已经用于航天传感器方面，石墨烯具有大的比表面积、高的电子迁移率和易掺杂性的特点，这一特点决定了其作为传感器敏感材料更具有极大的应用潜力。

石墨烯的平面结构导致它的碳原子极易吸附气体分子，被吸附的气体分子则充当了电子的予体或受体，从而改变了石墨烯的电阻值，而且即便只有单个气体分子被吸附时，都可以通过石墨烯的电子传输速率和电阻值的变化产生相应的电信号被检测到，这使得石墨烯对所处气体环境极其敏感，此外石墨烯与不同成分气体的作用效果也不同，可以利用石墨烯这些特点，来研发用于检测低轨空间环境气体成分及其变化的传感器，如测量原子氧浓度的气体传感器。