石墨烯在汽车领域的“七十二变”

石墨烯在储氢材料中的应用

在燃料电池领域，氢燃料是未来发展的方向。氢能源在汽车上的应用研究发展很快，通用汽车已推出的第三代燃料电池汽车，车速每小时已可达160km/h，续航里程400km。储氢材料的纳米化是提高储氢能力的一个重要方向。目前，用于储氢的材料，如镧镍系稀土、镁系合金等，价格非常昂贵。而石墨烯因具有纳米结构，同时成本相对较低，是储氢材料的较好选择。

目前，有关石墨烯储氢的实际研究结果与理论容量仍有一定距离。探索不同的石墨烯制备工艺，对石墨烯进行有效掺杂复合是以后石墨烯基储氢材料研究的重要方向。

汽车轻量化材料

汽车轻量化是节能减排的一个重要方向。研究表明，在不降低汽车刚性和碰撞性能的前提下，重量减轻10%，油耗将相应减少6%-8%。哥伦比亚大学James等测得石墨烯的强度是世界上最好钢强度100倍，利用原子显微镜测量石墨烯的力学性能，其杨氏模量可达0.5TPa，弹性系数为105N/m。

因为良好的力学性能，加之低密度，使石墨烯可作为提高材料力学性能的增强相，广泛应用于车用轻质复合材料的开发。

车用功能复合材料

电加热座椅

电加热座椅是体现一辆汽车档次的必备装置之一。石墨烯的导热性，相对于碳纳米管来说更加优秀，深圳市汇北川电子技术有限公司将石墨烯作为增强材料加入聚苯乙烯中，得到的是强度更高、导电导热性能更好、重量却更轻的复合材料。这种复合材料比原本聚合物基体的导热系数高出4倍，而石墨烯独有的超二维纳米结构，可以保证热量在加热区域内均匀释放。将石墨烯运用在汽车智能加热坐垫上，让坐垫受热更加快速、均匀、安全，给汽车用户们带来了更体贴、温暖的座驾感受。图1为汽车智能加热坐垫。

车身涂装领域

石墨烯的高疏水性以及独特的纳米结构，可以将其运用于车用涂料领域，提高防腐效果。青岛格瑞烯金属防护科技有限公司开发出环保型金属防腐前处理新材料—界膜剂。

该界膜剂利用环境友好型的植酸(植物提取物)基化合物易于在金属表面自组装成膜的特点，经改性处理后再辅以适当的催化剂、钝化剂、缓蚀剂、络合剂以及改性石墨烯纳米添加剂，生产出自组装金属界膜剂，该产品的浓缩液经稀释后可直接替代磷化液，在经过简单的浸泡或喷淋工艺处理后即可在各类钢材表面形成一层植酸基自组装缓蚀界面膜。

与传统磷化膜相比，该界面膜不仅耐腐蚀性能好，而且与金属外涂装层之间的结合力也显著增强，且产品的各项经济技术指标均优于传统磷化液，可完全替代磷化液，从而解决金属制品行业磷污染的问题。

石墨烯润滑油

石墨烯作为新型润滑添加材料具有优秀的机械性能，可在摩擦副表面吸附上一层石墨烯保护膜，具有高效的防磨抗磨的性能：

①超强的自修复性能：石墨烯纳米微粒可填充磨损微孔、划痕，对摩擦副表面进行修复功能;

②形成强效的润滑保护膜：石墨烯纳米微粒在摩擦表面形成“滚珠轴承”，具有自润滑性能;

③石墨烯纳米微粒对摩擦副凹凸表面起填充作用，摩擦化学反应在摩擦副间形成了稳定的第三体，增加抗磨性能;

④石墨烯纳米微粒优异的清洁分散性能，可使油品迅速扩散成膜;

⑤独有的分水性能，有效防止乳化;

⑥优秀的抗氧化性、散热性，有效延长油品使用周期。

目前开发的石墨烯润滑油有船用润滑油系列和车用润滑油系列，其中车用润滑油系列产品主要包括汽油发动机油、柴油发动机油、燃气机油、装甲车润滑油等。