石墨烯增強輕金屬復合材料

輕金屬基復合材料是一種優(yōu)異的結構功能一體化材料，是汽車、電子、航空、海洋等軍民工業(yè)領域的理想材料。石墨烯具有的特殊的二維納米結構使其具有優(yōu)異的物理性能，作為近年來研究的熱點，與傳統(tǒng)顆?；蚶w維增強相不同，二維結構的石墨烯因其超高的強度、模量等物理特性，作為復合材料的增強相，可與基體發(fā)揮協(xié)同作用，制備出超高性能的復合材料。

石墨烯易產(chǎn)生團聚現(xiàn)象，與輕金屬具有較差的界面潤濕性，且由于石墨烯密度遠低于鋁、鎂等金屬的密度，在金屬熔體中極易產(chǎn)生漂浮，難以均勻分布于金屬中。針對以上問題，人們通采取石墨烯表面改性、成形方式優(yōu)化和物理化學反應等手段。具體方面：

1、石墨烯增強鋁基復合材料

（1）粉末冶金

    一些科研人員利用粉末冶金技術制備了含有0.3wt%石墨烯增強體的鋁基復合材料，其抗拉強度達到了249MPa，比純鋁提高了62%。

（2）電荷吸引

    一些科研人員采用了一種電荷吸引的方法，首先利用陽離子表面活性劑對鋁粉進行表面修飾使其表面帶有正電荷，再利用化學法制備帶有大量負電荷的氧化石墨烯。通過電荷吸引的方法使氧化石墨烯均勻分散在鋁粉表面，最后采用粉末冶金的方法合成石墨烯增強鋁基復合材料。

（3）球磨法

    還有就是采用乙醇溶液分散和球磨兩步法將石墨烯和鋁粉混合，然后采用冷壓和真空熱壓燒結相結合的工藝制備石墨烯/Al 復合材料。另外，采用球磨混粉、熱等靜壓法（HIP）和熱擠壓的方法，制備鋁基烯合金材料。

2、石墨烯增強鎂基復合材料

（1）真空燒結和粉末冶金

    一些科研人員采用真空燒結結合熱擠壓方式制備了體育器材用石墨烯增強鎂基復合材料。一些采用粉末冶金和熱擠壓工藝制備了石墨烯納米片（GNS）增強的AZ91 鎂基復合材料。

（2）固態(tài)攪拌

    還有利用液態(tài)超聲處理和固態(tài)攪拌方法合成了1.2vo1%石墨烯增強鎂基復合材料，并通過同樣方法制備其他多種納米材料（碳納米管、碳化硅、二氧化硅和三氧化二鋁等）增強鎂基復合材料。

3、其他石墨烯增強金屬基復合材料

    XG 科學公司和美國橡樹嶺國家實驗室于2012 年11 月發(fā)起一項用先進粉末冶金工藝制鈦-石墨烯金屬基復合材料的聯(lián)合研究計劃。國內(nèi)科研人員利用復合電沉積技術制備了石墨烯質(zhì)量分數(shù)為0.12%的鎳基復合材料，