石墨烯增强铜基复合材料的制备与性能

为了改善石墨烯在铜基体中的分散性和界面结合性,采用溶液混合法、球磨法使石墨烯包覆铜粉颗粒,采用真空热压烧结法制备石墨烯/铜基(GR/Cu)复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)观察复合粉体形貌,测试材料的致密度、硬度、导电性及摩擦磨损性能,并根据摩擦表面形貌分析磨损机制。结果表明:石墨烯能够均匀分散在铜基体中,随着石墨烯含量的增加,复合材料的硬度呈先增加后减小的趋势。当石墨烯质量分数为0.3wt%时复合材料综合性能较好,显微硬度为80 HV,比纯铜提高了12.7%,磨损量比纯铜减少了33%。     

热压温度对石墨烯铜基复合材料组织及性能的影响

采用粘结混粉、真空热压烧结的方法制备石墨烯铜基复合材料,研究了不同热压温度对石墨烯铜基复合材料物相与组织形貌、致密度、导电性、导热性及力学性能的影响。结果表明:石墨烯在铜基体中实现了均匀分散,且两者界面结合紧密。随着热压温度的升高,复合材料的致密度、导电性、导热性及力学性能均先升高后降低。当热压温度为900℃时,制备的复合材料致密化高,孔隙率低,综合性能最优异,复合材料的致密度、导电率、导热率、显微硬度、屈服强度、抗拉强度分别为98.2%、93.2%IACS、411.0 W·m-1·K-1、85.3 HV、128.8 MPa、253.8 MPa。     

石墨烯增强铜基复合材料的制备及性能

为了解决石墨烯在铜基体中分散不均匀的问题,采用电荷吸引的方法将带负电荷的氧化石墨烯纳米片均匀的吸附在带正电荷的铜粉的表面,然后用粉末冶金的方法制备石墨烯增强铜基复合材料。采用扫描电镜,透射电镜,拉伸和导热测试等对石墨烯增强铜基复合材料的显微结构,力学性能和导热性能进行了研究。结果表明:石墨烯均匀的分散在铜基复合材料中,石墨烯在基体中的均匀分散和紧密的界面结合有效的提高了复合材料的性能。     

石墨烯增强铜基复合材料研究

铜及其合金在实际应用中稳定性差且强度相对较低。石墨烯作为一种由碳原子杂化的二维层状材料,具有较高的强度、良好的导电导热性能,是一种极具潜力的纳米级铜基材料增强体。本文基于石墨烯在铜基材料中的应用研究现状,概述了石墨烯铜基复合材料的常用制备工艺,并对其优缺点进行了分析;综述了石墨烯铜基复合材料的有效分散、界面结合和结构设计等关键技术,对石墨烯增强铜基复合材料研究存在的问题和发展方向进行了总结和展望。     

石墨烯增强铜基复合材料的制备及研究现状

石墨烯由于具有优异的力学与功能内禀特性,成为金属基复合材料的理想增强相,近年来受到各国研究者的广泛关注。本文总结了石墨烯增强铜基复合材料的制备方法、改善石墨烯分散均匀性以提高其与铜基体界面结合性能的研究进展,最后对石墨烯增强铜基复合材料的应用及未来发展方向进行了展望。     

石墨烯增强铜基复合材料的制备技术及发展

石墨烯由于其独特的二维结构和优异的物化性能,在改善复合材料的力学性能、电学性能和热学性能等方面具有很大的潜力,已成为金属基复合材料较理想的增强体。铜合金具有优异的导电导热性能和良好的延展性,但是其强度较低、不耐磨及高温下易变形的特点阻碍了其应用和发展。因此,结合石墨烯和铜的性能特点,将石墨烯作为增强体添加到铜中,制备性能优异的石墨烯增强铜基复合材料成为目前研究的热点之一。综述了目前石墨烯增强铜基复合材料的制备方法,并对各方法的特点进行了分析比较,提出未来可采用的制备工艺的方向以及在制备过程中面临的问题和挑战,并对其未来的研究方向进行了展望。     

石墨烯/Al复合材料的微观结构及力学性能

采用乙醇溶液分散和球磨两步法将石墨烯和铝粉混合,然后采用冷压和真空热压烧结相结合工艺制备了石墨烯/Al复合材料。利用扫描电镜、X射线衍射、电子万能实验机和显微维氏硬度计等分析了复合粉体混合前后形貌,研究了石墨烯添加量对复合材料微观结构和力学性能的影响。结果表明:采用乙醇溶液分散和球磨两步法,石墨烯均匀分散在铝颗粒基体中,得到混合均匀的复合粉体。冷压-真空热压烧结制备的复合材料组织致密,界面结合良好,石墨烯呈片状均匀地分布在铝基体中。随着石墨烯含量的增加(0.5%~2%,体积分数),复合材料强度和硬度均逐渐升高;当石墨烯的含量为1%时,复合材料的综合力学性能较好,强度和硬度分别达到199 MPa和82.95 HV,相对纯铝基体的分别增加了99%和113%。     

石墨烯和石墨增强铜基复合材料的摩擦磨损性能（英文）

采用热压方法制备不同石墨烯含量的铜-石墨烯复合材料,并将其力学性能和摩擦磨损性能与用相同方法制备的铜-石墨复合材料进行对比。实验结果表明:当复合材料中石墨与石墨烯体积分数相同时,铜-石墨烯复合材料具有更高的相对密度、显微硬度以及抗弯强度。随着铜-石墨烯复合材料中石墨烯含量的增加,材料的摩擦系数及磨损率明显降低,而铜-石墨复合材料中石墨的减磨作用较小。两种复合材料的磨损机制主要为磨粒磨损和疲劳磨损。铜-石墨烯复合材料优异的力学性能和摩擦磨损性能得益于石墨烯高的润滑效率及其对铜基体的增强作用,这表明石墨烯是铜基复合材料的理想添加剂,不仅可以作为有效的润滑剂,还可以作为良好的强化相。     

石墨烯增强铜基复合材料的研究进展

石墨烯具有优异的导电、导热及力学性能,成为理想的金属基复合材料的增强相。首先简要总结了石墨烯增强铜基复合材料的发展概况;其次,介绍了石墨烯-铜复合材料的主要制备方法及主要的石墨烯分散技术;最后,讨论了该材料的潜在应用领域以及其制备的主要困难和将来工作的重点方向。     

球磨时间对石墨烯/铜复合材料组织和性能的影响

采用机械球磨湿磨法在不同球磨时间下将0.5%(质量分数,下同)石墨烯与纳米铜粉混合,然后通过等离子烧结(SPS)技术制备石墨烯/铜(G/Cu)复合材料。利用SEM、XRD等对球磨过程中复合颗粒形貌及其组织结构变化规律进行分析。结果表明,当球磨时间延长至8 h时,石墨烯在铜基体中有更好的结合和分布,性能改善相对最佳,G/Cu复合材料的拉伸屈服强度为183 MPa,较纯铜提高52.5%;压缩屈服强度也由纯铜的150 MPa提高到365 MPa,提升近1.4倍;HV硬度也提高到了1350 MPa,导电率达到了66.5%IACS,综合性能得到明显提高。     

石墨烯基防腐涂层研究进展

自石墨烯发现以来,其优异的导电性、力学性能、热导性、光学性能等吸引了研究学者的广泛关注。此外,石墨烯稳定的sp2杂化结构使其自身具有良好的化学惰性、抗氧化能力和抗渗透性,被认为是一种理想的防腐材料,在金属材料的防腐领域具有非常大的应用前景。基于此,综述了石墨烯防护薄膜和石墨烯/有机涂层在金属腐蚀防护领域的研究进展,并从分散角度阐述了石墨烯的功能化对有机涂层防腐性能的影响;同时归纳了石墨烯的高导电性对有机涂层防护性能的影响以及防护机理。最后展望了石墨烯薄膜和石墨烯有机涂层在金属腐蚀防护应用方面面临的一系列难题以及发展方向。     

Mechanical and tribological behaviors of graphene/Inconel 718 composites

Graphene/Inconel 718 composites were innovatively synthesized through selective laser melting, and the mechanical and tribological performances of the grapheme-reinforced Inconel 718 matrix composites were evaluated. The composite microstructures were characterized by XRD, SEM and Raman spectroscopy. The results show that selective laser melting is a viable method to fabricate Inconel 718 matrix composite and the addition of graphene nanoplatelets leads to a significant strengthening of Inconel 718 alloy, as well as the improvement of tribological performance. The yield strength and ultimate tensile strength of 1.0% graphene/Inconel 718 composites (mass fraction) are 42% and 53% higher than those of pure material, and the friction coefficient and wear rate are 22.4% and 66.8% lower than those of pure material. The decrease of fraction coefficient and wear rate is attributed to the improved hardness of composites and the formation of graphene nanoplatelet protective layer on the worn surfaces.     

石墨烯增强铜基复合材料的研究进展

石墨烯由于独特的结构和优异的性能,成为复合材料中最具吸引力的碳质材料增强体。系统介绍了近年来石墨烯增强铜基复合材料的制备方法以及国内外相关研究现状。针对石墨烯表面润湿性和分散性差的问题,概述了石墨烯表面改性的方法及相关研究进展,提出了利用稀土对石墨烯进行表面改性的可行性。总结了目前石墨烯增强铜基复合材料研究中存在的主要问题,并对今后石墨烯增强铜基复合材料的研究方向及发展趋势进行了展望。     

石墨烯水性复合防腐涂料的研究进展

石墨烯复合防腐涂料因兼顾石墨烯优异的化学稳定性、快速的导电性、突出的力学性能和聚合物树脂的强附着力、良好成膜性等优点,受到越来越多涂料防护工作者的关注。然而,目前石墨烯复合防腐涂料的研究主要以溶剂型复合材料为主,环保性差。加快石墨烯在水性防腐涂料中的应用研究,开发低成本、高性能、绿色环保的新型石墨烯水性复合防腐涂料,成为未来石墨烯防腐蚀涂层材料的研究热点。对石墨烯在水性聚氨酯防腐涂料、水性环氧树脂防腐涂料、水性丙烯酸防腐涂料以及水性无机富锌涂料中的功能化应用进行介绍,将石墨烯添加到水性防腐涂料中可以增强涂层对基材的附着力,提升涂料的物理屏蔽性、耐磨性和防腐性,同时具有环保安全的特性,大大扩大了水性防腐涂料的应用范围。另外,对石墨烯水性复合防腐涂料功能化应用研究所面临的重点、难点进行了分类介绍,包括石墨烯选材、石墨烯与水性涂料的配套体系研究、石墨烯用量以及石墨烯在水性涂料中的分散性和相容性。     

石墨烯金属基复合材研究进展

本文详细叙述了石墨烯及其衍生物等增强相的应用范畴及适用区别以及比较了金属基复合材料的不同制备方法,分析传统的制备方法之间的分类特点及应用方向,重点提出了工艺步骤灵活、可控性极高的新型制备石墨烯增强金属基复合材料的方法—激光增材制造技术。深入讨论了石墨烯及其衍生物作为增强相,给金属基复合材料中带来的力学、摩擦学、电学、金属耐腐蚀等性能方面的改变,比较了石墨烯及衍生物作为增强相对铝、镁、镍、铜、钛等金属基复合材料性能提高及改善程度和在不同金属基复合材料中仍存在的增强相各种团聚、分散问题与金属基体的界面结合等及目前提出的处理方案,最后提出制备石墨烯金属基复合材料未来发展方向及新型制备技术仍存在的实际问题。     

石墨烯对La_(0.94)Mg_(0.06)Ni_(3.49)Co_(0.73)Mn_(0.12)Al_(0.20)储氢合金电化学性能的影响

为了提高La_(0.94)Mg_(0.06)Ni_(3.49)Co_(0.73)Mn_(0.12)Al_(0.20)储氢合金的电化学性能,利用石墨烯与储氢合金研磨混合来对其进行表面改性处理。采用X射线粉末衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析合金的相结构和表面形貌。结果表明:添加石墨烯后合金的相结构并没有发生改变,石墨烯包覆在了合金的表面,增大了合金的比表面积,提高了合金的电化学性能。当添加质量分数为5%的石墨烯时,电极的最大放电容量可达到380.6mAh/g,容量保持率S50从69.5%提高到71.1%。添加石墨烯后,交换电流密度、极限电流密度和腐蚀电位均变大、电化学反应阻抗降低,说明电极的动力学性能得到改善。     

石墨烯在有机防腐涂层领域的应用研究进展

石墨烯凭借其优异的物理阻隔性、化学稳定性、导电性以及良好的力学性能等综合性能,成为防腐涂料领域的研究热点.综述了石墨烯在有机防腐涂层领域的应用研究进展.首先,围绕防腐涂料耐蚀性能和使用寿命的必要条件,从涂层的物理屏蔽性、自修复性、附着力以及阴极保护功效四个决定涂料耐蚀性的重要因素入手,结合石墨烯/氧化石墨烯相匹配的片层屏蔽效应、多活性位点、与基材的结合强度以及导电性等优异特性,对石墨烯在涂层中的作用进行分析.其次,针对石墨烯在涂层应用中所面临的分散性差的问题,对多种分散方式下的研究进展进行了总结,比较了不同分散方式的优缺点.同时,提出石墨烯的有序排列是在充分分散的基础上,进一步提高涂层屏蔽性的方法,发挥其屏蔽性的前提是石墨烯材料呈平行于基材的方向分布,因为垂直或者呈杂乱方向分布的石墨烯/石墨烯衍生物无法满足涂层的结构致密性需求,有悖于屏蔽理念.另外,针对石墨烯在涂层应用中所面临的电偶腐蚀问题,结合石墨烯的分散性,探讨并总结了关于石墨烯在涂料体系中的用量规律,并提出可通过石墨烯的绝缘化以及引入自修复基团来减弱和消除电偶腐蚀效应的建议.最后,从分散稳定性、电化学防腐性、环保性、经济性等方面,进一步总结分析了未来石墨烯在防腐蚀领域中的发展趋势及研究建议.     

石墨烯含量对多层石墨烯/银复合材料组织和性能的影响

采用粉末冶金法制备了多层石墨烯/银电接触复合材料,并系统研究了多层石墨烯含量对多层石墨烯/银复合材料微观组织、导电率、硬度及电弧侵蚀的影响。结果表明,复合材料密度随多层石墨烯含量的增加而减小。多层石墨烯含量为0.5%的石墨烯/银复合材料具有最佳的导电率,为84.5% IACS。当多层石墨烯含量高于2.0%以后,复合材料硬度降低幅度明显增大。多层石墨烯含量为1.5%的多层石墨烯/银电接触复合材料表现出最优异的抗电弧侵蚀性能。     

石墨烯导电涂料的研究进展

石墨烯具有超高的导电性、机械性及导热性,是目前研究最广泛的二维纳米材料,石墨烯作为特殊的功能填料,在导电防腐涂料领域得到广泛研究.首先,简要概述了石墨烯的结构特点,特殊晶体结构使其具有优异的物化性能,石墨烯作填料能够利用优异的导电性及片层结构,提升涂料的导电性及防腐蚀性.其次,针对石墨烯在导电涂料应用过程中的具体问题进行了详细说明,添加助剂以及氧化石墨烯功能化改性解决石墨烯的分散性,适量的添加量是影响导电涂料性能的关键因素,复合材料能够减少石墨烯添加量并产生协同作用,制备工艺主要包括溶液混合法、熔融共混法、原位聚合法.然后,阐述了石墨烯导电涂料的导电机理,竞争机理认为掺杂型导电涂料的导电性是由导电通路、隧道效应、场发射三者竞争的结果,结合导电模型分析了导电机理.最后,对石墨烯导电涂料的应用前景进行了展望,从石墨烯的分散方法、机理研究、制备工艺等方向,提出了石墨烯在导电涂料领域的研究建议.