本文要點(diǎn)：一種基于粉末冶金的方法，制備用于高性能先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料的3D石墨烯狀納米片網(wǎng)絡(luò)/銅（3D-GLNN / Cu）復(fù)合材料。
在能源，運(yùn)輸，航空和安全等關(guān)鍵領(lǐng)域的全球需求的推動(dòng)下，對高性能新型結(jié)構(gòu)材料的需求已大大增加，以實(shí)現(xiàn)更廣泛的性能。這些材料不僅將被設(shè)計(jì)為具有更輕的重量，更強(qiáng)和更強(qiáng)的機(jī)械性能的專業(yè)化材料，而且還將展示其他功能性作用，包括導(dǎo)電，傳導(dǎo)熱量，存儲能量或感測外部刺激。尋找新材料以促進(jìn)技術(shù)發(fā)展的努力。
本文， 天津大學(xué)材料學(xué)院何春年教授團(tuán)隊(duì)與華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院朱福龍教授團(tuán)隊(duì) （同為通訊作者）在《 Nature Communications 》期刊發(fā)表名為“ A powder-metallurgy-based strategy toward three-dimensional graphene-like network for reinforcing copper matrix composites”的論文， 研究提出 一種基于粉末冶金的策略，用于制造用于高性能先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料的3D石墨烯狀納米片網(wǎng)絡(luò)/銅（3D-GLNN / Cu）復(fù)合材料 。 其中 銅粉上的類似石墨烯納米片 （GLNs） 常壓快速熱退火（RTA）的生長及以及隨后的反應(yīng)性熱壓工藝。 在熱壓過程中，由于GLN和Cu之間的熱膨脹系數(shù)（CTE）-不匹配相關(guān)的熱應(yīng)力，直接焊接在Cu粉末上生長的GLN，從而在復(fù)合材料中構(gòu)建3D互連石墨烯網(wǎng)絡(luò)。
在復(fù)合材料中，3D-GLNN的高度互連特征不僅可以使其比復(fù)合材料中的2D隔離石墨烯具有更大的界面剪切應(yīng)力，從而獲得更好的載荷傳遞增強(qiáng)能力和顯著更高的增強(qiáng)效率，而且還大大減少了電子散射在界面區(qū)域，并在整個(gè)矩陣中構(gòu)建廣泛的導(dǎo)電路徑，以進(jìn)行電子傳輸。結(jié)果，3D-GLNN / Cu復(fù)合材料同時(shí)具有優(yōu)越的機(jī)械性能，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，有潛力滿足許多特殊應(yīng)用，例如輕型宏觀導(dǎo)體和電子產(chǎn)品中的散熱器。
圖1：制造過程的示意圖。
圖2：復(fù)合粉末和塊狀材料的表征。
圖3：熱壓過程中的結(jié)構(gòu)演變
圖4：石墨烯狀納米片之間焊接的MD模擬。
圖5：典型的微觀結(jié)構(gòu)和性能。
圖6：3D石墨烯/ Cu和2D石墨烯/ Cu的比較。
綜上所述，利用基體與增強(qiáng)材料之間的CTE失配所引起的熱應(yīng)力，通過簡便且可擴(kuò)展的熱壓工藝制備了具有緊密焊接石墨烯結(jié)構(gòu)的新型連續(xù)三維類石墨烯網(wǎng)絡(luò)/銅復(fù)合材料。該方法可擴(kuò)展到由二維材料（h-BN，過渡金屬硫化物或氧化物）及其增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料（Cu，Mg，Al，Ti，等）以用于潛在的結(jié)構(gòu)和功能應(yīng)用。
文獻(xiàn)：
