石墨烯材料的市場應用雖然仍處於起步階段,但卻已經被人們譽為這個時代中最具顛覆性的技術之一。無疑地,針對複合材料市場,利用石墨烯可望開啟各種新的可能性。

超輕量的石墨烯提供了不可思議的力量。這項技術被廣泛地應用在許多方面,例如製造玻璃強化塑膠(GRP)複合地基,用於公共事業與基礎設施進行道路工程。主要的汽車製造商也開始研究石墨烯,並為新款汽車應用石墨烯複合材料進行測試。無論它存在多麼明顯的優點,要充份利用石墨烯的潛力,也並非完全沒有挑戰性。

根據研究顯示,將少量的石墨烯加進聚合物複合材料中,就能顯著地提高材料的抗拉強度、彈性係數以及電導率與熱導率。然而,由於石墨烯及其有關的材料(GRM)尚未能完全調整,產品研究人員與設計人員還無法全面瞭解以及掌握這項技術。

石墨烯強化複合材料的潛力,取決於基底材料與石墨烯本身之間的折衷。其結果是力度測量的在同時確保GRM的剛性、強度與韌性方面發揮重要作用。

目前還缺乏大量製造石墨烯複合材料的資料,而且也沒有大規模生產石墨產品的試驗與測試方法。無可否認的,石墨烯複合材料將成為一項重要的發展趨勢,但如果GRM要成為市場主流的技術,就必須採用像現有材料一樣的標準進行徹底的測試。

複合材料正不斷地進展,而引進石墨烯更增添了一層複雜度。由於GRM是一個嶄新的市場,工程師們可能還不熟悉其潛在的特性,因而也不確定需要什麼樣的測試來衡量其容差。這純粹是因為目前還沒有任何的資料可供參考。隨著工程師開始將石墨烯整合於新的複合材料中,透過智慧測試與量測軟體的協助,可望克服準確測量方面的挑戰。

例如,Starrett的L3軟體並未預設測試作業所需的任何先驗知識。相反地,這款軟體主要在於檢視材料如何根據資料因應與調整測試程序。當然,這套軟體也適用於測試通用的量測資料,例如抗拉強度、彈性係數以及張力與應力等。

一旦建立測試方法後,還可自動產生圖表,工程師量測圖表上任何一個點或區段的張力、壓縮、彎曲以及摩擦力等。

如果無法針對新開發的GRM進行全面的測試,可能無法讓這些材料發揮全部的潛力,而使用這些昂貴材料的工程師則可能錯失寶貴的機會。石墨烯的特性極具吸引力,也充滿無限的可能性,為複合材料市場帶來了更大的效益。然而,為了善加利用石墨烯並發揮真正的工程設計優勢,首要條件就在於測試方面的創新。

編譯:Susan Hong

(參考原文:The testing tribulations of graphene,by John Cove)