資源描述：
《石墨烯陶瓷基復(fù)合材料研究進展》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、第38卷第3期現(xiàn)代技術(shù)陶瓷Vol.38No.32017年6月AdvancedCeramicsJune2017中圖分類號：TB33文獻編號：1005-1198(2017)03-0176-13文獻標識碼：ADOI：10.16253/j.cnki.37-1226/tq.2017.03.002石墨烯/陶瓷基復(fù)合材料研究進展陳程，云闖，楊建，馮永寶，丘泰南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，南京210009江蘇先進無機功能復(fù)合材料協(xié)同創(chuàng)新中心，南京210009摘要：2004年以來，石墨烯以其優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)性能以及獨特的
2、二維結(jié)構(gòu)成為材料領(lǐng)域的研究熱點。本文結(jié)合作者所在課題組的相關(guān)工作，綜述了石墨烯應(yīng)用于陶瓷基復(fù)合材料的國內(nèi)外研究進展，重點介紹了石墨烯/陶瓷復(fù)合粉體的制備、石墨烯/陶瓷基復(fù)合材料的燒結(jié)工藝以及性能，探討了石墨烯/陶瓷基復(fù)合材料的研究發(fā)展方向及應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：石墨烯；陶瓷；復(fù)合材料[1]2004年，曼徹斯特大學(xué)的Geim等人通過使用膠帶直接剝離石墨晶體首次成功制備出了穩(wěn)定的石墨烯。石墨烯是由碳原子構(gòu)成的單層二維蜂窩狀晶體，其厚度只有0.3354nm，是目前世界上發(fā)現(xiàn)的最薄并且最堅硬的材料。由于具有獨特的單原子層結(jié)構(gòu)，石
3、墨烯具有諸多優(yōu)異的性能：熱導(dǎo)率?1[2]52[3]高達5300W·(m·K)；禁帶寬度幾乎為零；載流子遷移率達2×10cm/(V·s)，是世界上電阻率?62[4]最小(約10?·cm)的材料；比表面積理論值為2630m/g；斷裂強度達125GPa，比最好的鋼材[5]還要高200倍；楊氏模量約為1100GPa。石墨烯具有很好的彈性，拉伸幅度能達到自身尺寸的20%。此外，石墨烯還具有分數(shù)量子霍爾效應(yīng)、量子霍爾鐵磁性和零載流子濃度極限下的最小量子電導(dǎo)率[6?9]等一系列獨特性質(zhì)。這些優(yōu)異的性能使其在能源、微電子、復(fù)合材料、
4、信息以及生物醫(yī)藥等領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用前景，因此全世界都掀起了石墨烯研究的熱潮。[10?12]陶瓷基復(fù)合材料的增強相主要有纖維、晶須、顆粒、片狀材料等。碳素材料中的碳纖維、[13?15]碳納米管等一維材料作為增強相在陶瓷基復(fù)合材料中已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用。石墨烯作為一種新型的二維碳材料，具有優(yōu)異的物理、化學(xué)性能，因而也是一種理想的陶瓷基復(fù)合材料增強相。2005[16]年，Li等人將石墨粉、石墨烯片以及碳納米管混合后制成懸浮液噴涂于鈦箔上，利用碳在鈦中的???????????????收稿日期：2017?03?07收到修改稿
5、日期：2017?03?24基金項目：江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程(PAPD)；長江學(xué)者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃(PCSIRT;IRT1146;IRT15R35)。第一作者：陳程(1993?),男,江蘇南通人,碩士研究生。E-mail:cc94top@163.com。通訊作者：楊建(1976?),男,寧夏靈武人,教授。E-mail:yangjian1976@163.com。第3期《現(xiàn)代技術(shù)陶瓷》AdvancedCeramics,2017,38(3):176?188?177?擴散反應(yīng)，采用放電等離子燒結(jié)在1450?C、40MPa壓
6、力下保溫2min原位制備了TiC/C復(fù)合材料，首次將石墨烯應(yīng)用于陶瓷基復(fù)合材料中。經(jīng)過11年的發(fā)展，目前研究人員已經(jīng)將石墨烯引入到了TiC、Al2O3、AlN、SiO2、Si3N4、SiC、B4C等陶瓷基體中，在力學(xué)性能、電學(xué)性能、可加工性能等方面獲得了顯著的增強改性效果。本文從石墨烯/陶瓷復(fù)合粉體的制備、石墨烯/陶瓷基復(fù)合材料的燒結(jié)以及性能研究等方面介紹了石墨烯/陶瓷基復(fù)合材料的研究進展，總結(jié)了目前研究中存在的問題，對今后的研究方向進行了展望。1石墨烯/陶瓷基復(fù)合材料的制備目前，石墨烯/陶瓷復(fù)合粉體的制備主要采用傳
7、統(tǒng)的機械混合復(fù)合路線，即通過機械混合制備出石墨烯/陶瓷復(fù)合粉體。在燒結(jié)方面，隨著陶瓷燒結(jié)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前更多的是將復(fù)合粉體直接進行加壓燒結(jié)得到石墨烯/陶瓷基復(fù)合材料，從而省略了中間壓制生坯的步驟。1.1石墨烯/陶瓷復(fù)合粉體的制備在復(fù)合材料中，增強相在基體材料中分散的好壞直接影響復(fù)合材料的性能。目前，石墨烯/陶瓷復(fù)合粉體的制備方法主要有兩類。第一類方法是先將石墨烯單獨分散于分散劑或水溶液中得到穩(wěn)定的石墨烯懸浮液，然后將石墨烯懸浮液與陶瓷粉混合球磨得到均勻的石墨烯/陶瓷復(fù)合粉體。由于石墨烯容易團聚，難以長時間穩(wěn)定分散
8、在溶液中，因此選擇合適的分散劑尤為重要。目前常用于分散石墨烯的分散劑主要有十二烷[17]基磺酸鈉水溶液、膽酸鈉水溶液以及N?甲基?2?吡咯烷酮。Lotya等人將石墨烯分散在十二烷基磺酸鈉水溶液中，發(fā)現(xiàn)表面活性劑的引入使得石墨烯片與片之間產(chǎn)生庫侖斥力，因此石墨烯沒有發(fā)[18]生明顯的團聚。此后，他們又將石墨烯分散于膽酸鈉水溶液中，發(fā)現(xiàn)其分散性能優(yōu)
