石墨烯的制备及其在陶瓷基复合材料中的应用.pdfVIP

石墨烯的制备及其在陶瓷基复合材料中的应用 吴 凯 郑金华 满明瑞 (上海复合材料科技有限公司，上海航天树脂基复合材料工程技术研究中心 ，上海 201112) 文 摘 石墨烯以其优异的力学、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。本文 主要介绍了石墨烯特性、石墨烯制备方法及其在陶瓷基复合材料中的应用。其中，其制备方法包括机械剥离法、 化学还原法、化学气相沉积法及晶体外延生长法等；石墨烯在陶瓷复合材料中的应用可显著提高其物理性能。 关键词 石墨烯特性，制备方法，石墨烯／陶瓷基复合材料，物理性能 中图分类号：TB33 DOI：10．3969／j．issn．1007-2330．2016．04．003 PreparationofGrapheneandItsApplication inCeramicMatrixComposites WU Kai ZHENGJinhua MANMingrui (ShanghaiEngineeringTechnology＆ReserchCenterofAerospaceResinBasedComposites． ShanghaiCompositesScienceTechnologyCo．，Ltd，Shanghai 201112) Abstract Graphenewith itsexcellentmechanical，optical，electrical，thermalpropertiesanduniquetwo—di- mensionalstructurehasbecomearesearchhotspotinthefieldofmaterials．Inthispaper，thecharacteristicsofgra— phene，differentmethodsforgrapheneprepraationanditsapplicationsinceramicmatrixcompositesweremainlyintro— duced．Theprepraationmethodsincludingmechanical strippingmethod，chemicalreductionmethod，chemical vapor depositionmethodandcrystal epitaxialgrowthmethod．Theapplicationofgrapheneintheceramiccompositematerials cansignificantlyimproveitsphysicalproperties． Keywords Graphenecharacteristics，Preparationmehtods，Gmphene／ceramicmatrixcomposites，Physicalproperties 0 引言 构使其具备特殊的物理性能 J。其中石墨烯的电学、热 2004年Geim和Novoselov通过使用普通胶带反 学、力学和光学性能等都极为优异：电学性能方面，研究 复剥离的方法首次制备出了单层石墨烯 ]。石墨烯 结果表明：早期通过简单机械剥离的方法制备的石墨烯 由碳原子以sp2杂化连接的单原子层构成的新型二 中含有一定量的杂质，但其电子迁移率就超过2×103 维原子晶体，其厚度只有0．3354nm，是 目前世界上 cm ／vs，而去除其中杂质，经提纯后的石墨烯的电子迁 发现最薄的材料。单层石墨烯是单原子层紧密堆积 移率最大可以达到 2×105cm／vs ，这是晶体管主要 的二维晶体结构，其中碳原子以六元环形式周期性排 材料单晶硅的电子迁移率 140倍，而且石墨烯的电子迁 列于石墨烯平面 内，被认为是其他各碳纤维材料的基 移率在 10-100K不随温度的变化而变化 J。在高温条 本组成单位_2]。石墨烯作为碳家族的成员，与零维 件下，二维纳米材料石墨烯还