臧文婷，张　东

（同济大学　材料科学与工程学院　先进土木工程材料教育部重点实验室，上海200092）

石墨烯复合材料研究进展*

臧文婷，张东

（同济大学材料科学与工程学院先进土木工程材料教育部重点实验室，上海200092）

摘要：石墨烯自2004年被发现以来，以其优异的力学、光学、电学、热学性能和独特的二维结构成为材料领域的研究热点。石墨烯复合材料是石墨烯应用领域中重要的研究方向。本文主要介绍了石墨烯聚合物复合材料、石墨烯陶瓷复合材料、石墨烯水泥复合材料和石墨烯金属复合材料的研究进展。

关键词：石墨烯；石墨烯聚合物复合材料；石墨烯陶瓷复合材料；石墨烯水泥复合材料；石墨烯金属复合材料

安德烈·盖姆与康斯坦丁·诺沃肖罗夫在2004年采用最普通的胶带在高定向热解石墨上反复剥离的方法获得单层石墨烯[1]。石墨烯是由二维蜂窝状晶格紧密堆积组成的扁平单层碳原子组成，被认为是其他各维碳材料的基本组成单位。石墨烯可以包覆成零维的富勒烯，卷曲成一维的纳米管或者堆垛成三维的石墨（如图1）。

图1　石墨烯与各维碳材料的关系图Fig1 Relationship between graphene and other carbon materials

独特的结构使石墨烯具有异常优异的电学性能，光学性能，力学性能，磁学性能和热学性能。石墨烯属于零带隙半导体，具有独特的载流子特性以及特殊的线性光谱特征，所以认为单层石墨烯的电子结构与传统的金属、半导体不同，表现出非约束抛物线电子式分散关系。石墨烯锯齿形边缘使其拥有孤对电子，这也形成了石墨烯包括铁磁性及磁开关等潜在的磁性能。……