除了開發(fā)高可用的石墨烯鋰電池以外，作為納米級材質(zhì)的石墨烯又有了新的開發(fā)方向與用途。石墨烯的材質(zhì)結(jié)構(gòu)十分特殊，僅為單片六邊形結(jié)構(gòu)，而其厚度僅為分子厚度。因此在納米級材料中，石墨烯擁有最強(qiáng)的硬度、最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)與最具抗剪切力的特點(diǎn)等。最近，針對石墨烯的開發(fā)研究有了新的突破。

輕量化材質(zhì)與模具

沖壓一直被制造業(yè)視為生命基石的存在，但由于目前市場對于產(chǎn)品精度的不斷提升，對于模具的損耗非常大。同時(shí)在產(chǎn)品端對于輕量化的應(yīng)用，更是對模具的性能有更高的要求。傳統(tǒng)工藝下對于輕量化材料的零部件遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到預(yù)期的效果。這也使得制造成本不斷增加，同時(shí)還伴有不低的失敗率。而且最為重要的加工工具，模具并非反復(fù)使用的。因?yàn)樵斐闪撕艽蟮馁Y源浪費(fèi)。

就輕量化材料而言，常見的有鋁合金材質(zhì)，鎂合金等。但由于我國鋁合金的年限使用普遍為10年。而且鋁在加工中雖然有很好的硬度與柔韌性，但鋁的氧化生成抗腐蝕的鋁膜在焊接中會帶來一定的難度。我國鎂資源非常的豐富，占據(jù)全球70%儲備。鎂鋁合金在作為輕量化材質(zhì)中有著非常突出的優(yōu)勢，擁有不屬于鋁合金的比強(qiáng)度與穩(wěn)定性。但比鋁合金更輕，硬度更高，柔韌性更好，抗剪切能力更好的特性。也正因?yàn)槿绱吮粡V泛用于航天器材上。但這些輕量化高性能材質(zhì)對于加工難度和磨具損耗上是非常大的。很多加工企業(yè)表示，成本增加了，產(chǎn)品的精細(xì)度卻下降了，模具和設(shè)備的損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于以前。所以模具性能的掣肘對于加工裝配業(yè)來說既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。

石墨烯涂層模具

鎂合金變形是全球沖壓界所共同面對的難題，因?yàn)樵跊_壓過程中模具上的涂層容易受高溫高壓的影響而脫落，這一點(diǎn)成為了鎂合金變形難題的30%。我國青島石墨烯產(chǎn)業(yè)園的卡爾本新材料公司成功的開發(fā)出了一種利用石墨烯涂層的模具研發(fā)。這種模具和傳統(tǒng)模具相比具有耐高溫高壓，低摩擦，高抗剪切的特點(diǎn)可以使沖壓速度與精度提高30%左右。而這種模具最大的特點(diǎn)是可以改變模具一次性使用的特點(diǎn)。在模具達(dá)到使用壽命后重新添加涂層便可以延長時(shí)長。可以將模具消耗縮減至原來的六分之一。

“生長涂層”理念與加工1mm的鎂合金制品

傳統(tǒng)的涂層在大家的認(rèn)知里是噴涂在模具表面的，但石墨烯涂層是通過營造特殊環(huán)境，石墨烯涂層“生長”在磨具表面的。所以這種由內(nèi)到外的技術(shù)理念讓其具備了抗高溫高壓不脫落的特性。據(jù)實(shí)驗(yàn)證實(shí)石墨烯涂層模具可以實(shí)現(xiàn)加工1mm厚度的鎂合金制品。這在加工業(yè)是技術(shù)難度相當(dāng)高的。石墨烯為今后高難度高強(qiáng)度新材料加工提供了可靠的保障。