石墨烯增强铜基复合材料的研究进展
2021-03-08曾洪亮温业成马小燕李秀兰胡新军
材料科学与工程学报 2021年1期
余 杰,曾洪亮,温业成,马小燕,李秀兰,李 轩,2,胡新军,2
(1.四川理工学院 机械工程学院,四川 自贡 643000; 2.四川理工学院 过程装备与控制工程四川省高校重点实验室,四川 自贡 643000)
1 引 言
铜在轻工、电气、建筑、国防和机械制造等领域被广泛使用,在有色金属材料消费中仅次于铝。但随着科技的发展,单一的铜金属和现有铜合金很难满足生产需要,从而限制了很多领域的研究进展[1-3],所以研制更多具有优良性质的铜基复合材料就很有必要。第二相增强法被广泛应用于制备铜基复合材料,在极少的第二增强体添加量下能大幅提高复合材料的力学性能,同时还能保证热导率和电导率,该制备技术简单、成本低,成为高强高导铜材料研究的主要方向[4-5]。
石墨烯是由sp2碳原子构成的具有二维蜂窝状结构的一种新型碳材料,其特异的单原子层微观结构使其具有:①优异的力学性能,测得弹性模量和抗拉强度分别为1.1 TPa和125 GPa;②极高的电子迁移率,在室温下测得悬浮态石墨烯电子迁移率为200,000 cm2·V-1·s-1,约为单晶硅材料中电子迁移率的140 倍;③极大的热导率,微机械法剥离制得的石墨烯热传导率为5300 W·m-1·K-1,不仅远大于铜(室温)的热导率(400 W·m-1·K-1),也高于碳纳米管的热传导率(3000~3500 W·m-1·K-1);④优良的光学性能、抗菌等功能性。因此,石墨烯在能源、复合材料、电子器件等领域具有重要而广阔的应用前景[6-8],已成为一种理想的铜基复合材料强化填料[9-13]。然而,石墨烯具有较大的表面积,片层之间存在强的范德华力,容易发生团聚,在铜基体中均匀分布困难;……
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