石墨烯/块体金属基复合材料

石墨烯具有独特的二维结构和性能，自从2004年石墨烯被发现以来，便在世界范围内掀起了人们对它的研究热潮。为了更好利用石墨烯上述优异的性能，进一步扩大石墨烯的应用范围，国内外许多科学工作者将石墨烯与其他材料复合，成功制备出不同功能的石墨烯复合材料，使其在能源、环境、医学、传感器等领域得到广泛的应用。

石墨烯密度小、分散性能差以及熔体制备过程中的界面反应问题是制约该类复合材料发展的重要原因。采用传统熔炼冶金方法获得块体石墨烯金属基复合材料较为困难，目前的研究是：

1、研究人员利用液态超声结合固态搅拌的方法制备出了块体石墨烯纳米颗粒增强镁基复合材料，该材料表现出了极高的力学性能和完美的增强效果。该方法为块体石墨烯金属基复合材料的制备提供了新的思路。

2、电沉积制备方法是采用低温液相电沉积的手段实现液相中石墨烯粒子与金属粒子的共沉积，获得石墨烯均匀分布在金属基体中的块体复合材料。目前制备出了石墨烯含量为0.12wt%的镍基块体复合材料。这种从溶液中沉积出来的金属或者合金方法是一种有效、低成本、便捷的工艺方法。

3、另外的研究制备了石墨烯增强的ZnO复合材料，其含量为6.7wt%，与纯ZnO相比，复合材料的比电容提高128%；制备了含有5vol%石墨烯增强体的金属微纳米复合材料，温度在300~400K之间时该材料的热导率提高5倍。

石墨烯作为块体金属的增强体时，通过晶粒细化、位错强化以及应力转移等作用使基体的应力大幅增加，所以块体石墨烯金属基复合材料具有很好的力学性能。鉴于块体石墨烯金属基复合材料优异的力学性能和导电性能，该类材料主要应用在需要导电且具有良好力学性能的领域。