石墨烯是近年被发现和组成的一种新式二维平而碳质纳米材料。因为其别致的物理和化学性质，石墨烯己经成为备受瞩目的科学新星，是纳米材料范畴的一大研讨热门。在石墨烯的研讨中，根据石墨烯的无机纳米复合材料是石墨烯迈向实践使用的一个重要方向。金属/石墨烯纳米复合材料金属/石墨烯纳米复合材料是经过将金属纳米粒子涣散在石墨烯片上构成的。现在，对该类复合材料的研讨首要会集在用贵金属等功能性金属纳米粒子润饰石墨烯，这不只能够得到比金属自身功能更优越的复合材料，显现出潜在使用价值，并且能够削减贵金属的耗费，具有很大的经济价值。石墨烯与铂系金属的复合用表而积大、导电性好的碳材料负载纳米尺度的铂系催化剂能够明显进步其在质子交流膜燃料电池(PEMFC)中的电催化功能。这不只能够使催化剂表而积最大化，以利于电子的传递，并且导电性的支撑材料起到了富集和传递电子效果。现在所用的首要支撑材料是炭黑，但因为石墨烯有着愈加优异的功能，所以被以为是更为抱负的支撑材料。美国圣母大学的Kamat等用NaBH、复原H2PtCh与氧化石墨烯的混合液，组成了Pt/CE纳米复合材料，所得的复合材料在氢氧燃料电池中的电催化活性(161mW /cm2)高于无支撑的Pt (96mW/cm2)，标明石墨烯是开展电催化的有用支撑材料(图1)。图1 Pt/GE电催化反响暗示图南京理工大学汪信课题组提出了制备金属/石墨烯纳米复合物的一般道路:先制备氧化石墨，并超声剥离成氧化石墨烯;然后将金属纳米粒子附着在氧化石墨烯表而;终究复原构成石墨烯/金属纳米复合物(如图2所示)。别的，微波法是一种快速有用地制备金属/石墨烯复合材料的办法。图2制备金属/石墨烯纳米复合物的一般道路:1)将石墨氧化得到层间隔更大的氧化石墨，(2)将氧化石墨剥离得到氧化石墨烯片，(3)将金属纳米粒子附着在氧化石墨烯片上，(4)将氧化石墨烯复原成石墨烯，得到金属/石墨烯纳米复合材料石墨烯与金属Ag的复合南京理工大学汪信课题组以氧化石墨烯为基底，用AgNO3,葡萄糖及经过银镜反响，制备出具有高反射率的Ag纳米粒子薄膜。Ag的附着导致薄膜中氧化石墨烯拉曼信号的增强，其增强程度能够经过氧化石墨烯片在Ag纳米粒子的数量进行调理。图3 一步组成Ag/GO复合材料暗示图Pasrich等将Ag2SO4、参加含KOH的氧化石墨烯悬浮液中，因为氧化石墨烯上的轻基具有酚的弱酸性，在碱性条件下生成酚盐阴离子，酚盐阴离子经过芳香族亲电取代反响将电子搬运给Ag+，使Ag+被复原，生成Ag/CO复合物(如图3所示)，用胁复原该复合物得到了Ag/CE复合物。石墨烯与其他金属材料的复合Stark等不必表而活性剂，以石墨烯作为涣散剂包裹在Co表而;然后与聚合物(PMMA,PEO)复合，得到了CE/Co/聚合物复合材料。该材料结合了金属与聚合物的优异功能，为石墨烯供给了一个新的使用途径。Warne:等用简略的办法将CoCl2纳米晶附着在石墨烯上，HRTEM显现CoCl2纳米晶在石墨烯表而发作平动和滚动，终究结组成单个晶粒，在真空下退火可将CoCl2转化成Co，构成Co/CE复合物。该项研讨显现出用石墨烯作为HRTEM分析支撑薄膜的使用远景。半导体/石墨烯纳米复合材料石墨烯因为其共同的电学性质，使得其与半导体材料的复组成为一个热门研讨课题。石墨烯作为半导体纳米粒子的支撑材料，能够起到电子传递通道的效果，然后有用地进步半导体材料的电学、光学和光电转化等功能。例如，用作锂离子电池(LIB)电极材料的半导体纳米粒子与石墨烯制成纳米复合材料，能够有用阻比纳米粒子的聚会，缩短锂离子的搬迁间隔，进步锂离子嵌入功率;一起，能够缓解锂离子嵌入-嵌出所形成的体积改变，改进电池的循环安稳性。石墨烯与TiO2的复合TiO2因其安稳、无污染的特性而成为最佳的光催化材料之一。因为光激起TiO2发生的电子空穴对极易复合，所以使用石墨烯共同的电子传输特性下降光生载流子的复合，然后进步TiO2光催化功率成为了一个研讨热门。图4 (a) TiO, /GE及其受紫外光激起暗示;(b)以石墨烯为载体组成多组分催化体系暗示图美国圣母大学的Kamat等将氧化石墨粉末参加TiO2胶体涣散液中超声，得到包裹着TiO2纳米粒子的氧化石墨烯悬浮液，在氮气的维护下用紫外光照耀悬浮液，得到TiO2/CE复合材料。TiO2作为光催化剂将光电子从TiO2搬运至氧化石墨烯片上，紫外光被以为起到了复原剂的效果(图4a)。该法不只供给了一种氧化石墨烯的紫外光辅佐复原技能，并且为取得具有光学活性的半导体/石墨烯复合材料拓荒了新的途径。最近，该课题组初次组成了以石墨烯为载体的多组分催化体系，他们首要经过光激起将电子从T1O2转至氧化石墨烯片上，部分电子用于氧化石墨烯的复原，其他的电子储存在复原后的石墨烯片上;然后向石墨烯悬浮液引进AgNO3，储存在石墨烯片上的电子将Ag+复原成Ag，然后组成了TiO2和Ag处于别离方位的二维TiO2/Ag/CE催化体系(图4b)。石墨烯与Co3O4的复合Co3O4是一种重要的磁性P型半导体，在催化剂、磁性材料、电极材料等范畴有着很大的使用价值Co3O4与石墨烯的复合被以为能够改进其功能并扩展其使用范畴。图5使用金属有机前驱体组成Co/GE和Co3O4/GE复合材料暗示图Yang等研讨了使用金属有机前驱体组成金属或金属氧化物与石墨烯的复合材料的办法，他们用酞著钻(CoPc)与氧化石墨烯片在中混合后用胁复原，组成了CoPc/CE复合物;然后将所组成的复合物在维护下高温分化生成Co/CE复合物;终究将Co/CE复合物在空气中氧化生成Co3O4/CE复合物(如图5所示)。石墨烯与SnO2的复合现在，SnO2的一个重要开展方向是代替碳材料作为锂离子电池(LIB)负极材料，但因为SnO2充放电过程中体积改变大，然后下降了其循环安稳性。研讨者期望经过其与石墨烯的复合来改进这一点。石墨烯与ZnO的复合ZnO半导体因为具有宽的带隙和较大的激子结合能，在场发射显现器、传感器、晶体管等范畴具有潜在的使用价值。国内外研讨者期望经过其与石墨烯的复合进一步扩展其使用规模。图6水热法在石墨烯片上组成规矩摆放的ZnO纳米棒暗示图Park等研讨了经过水热法在石墨烯片上组成ZnO纳米棒阵列的办法:首要经过化学气相堆积法(CVD)使石墨烯在涂有Ni的SiO2/Si基片上成长(图6a};然后将涂有聚甲基酸甲酷CPM M A)的基片浸入HF中得到游离的PMMA/CE(图6b);再将起维护效果的PMMA溶解在中;终究别离经过两种办法在石墨烯上水热组成了规矩摆放的ZnO纳米棒。石墨烯磁性纳米复合材料人们不只研讨了半导体化合物与石墨烯的复合，还使用其他功能性无机化合物纳米粒子润饰石墨烯。如用磁性纳米粒子润饰的石墨烯材料在电磁屏蔽、磁记录及生物医学等范畴具有宽广的使用远景，是石墨烯复合材料研讨的一个重要方向。结语及展望根据碳纳米管的无机纳米复合材料因为其优秀的性质己经在生物医药、催化、传感器等使用范畴得到了广泛而深化的研讨。与碳纳米管比较，石墨烯具有类似的物理性质、更大的比表而积和更低的生产成本，所以石墨烯是代替碳纳米管组成碳基无机纳米复合材料的抱负基体材料。尽管与石墨烯/聚合物复合材料比较，石墨烯基无机纳米复合材料的研讨起步较晚，但在短短的几年内，石墨烯基无机纳米复合材料的组成及其相关使用的研讨己经取得了很大的发展。但要真实完成石墨烯基无机纳米复合材料大规模组成和产业化使用还而临很多问题和应战。文章选自：化学发展 作者：柏篙、沈小平

碳元素广泛存在，具有许多同素异形体，常以为石墨是由二维网状碳原子组平面经有序堆叠成的晶体，其单层网状平面结构晶体在自然界中并不能独自安稳存在。但早在1988年日本东北大学教授以蒙脱土为模板，用腈做质料，在模板二维层间制得石墨烯片层结构，但当去除模板后不能独自存在，敏捷生成了三维石墨体。 随后2004年英国科学家成功用机械剥离法将石墨层片剥离，取得了碳 原子sp2杂化衔接的单层石墨层片。此种可安稳存在的二维单原子厚度碳原子晶体——自由态石墨烯(Graphene)，其根本单元结构是最具安稳结构的六元环，它的发现充分了碳元素宗族，可作为零维富勒烯、一维碳纳米管(特别单壁CNT)、三维金刚石及石墨的根本结构单元，是当时抱负的二维纳米材料，结构如图1。　　图1 石墨烯的二维单原子层结构(a)和石墨烯为根本结构单元构成的sp2碳质材料(b) 石墨烯与富勒烯和碳纳米管比较，其报价便宜，质料易得，且质量轻，抱负比表面积大(2630 m2/g)，导热功用好[3000 W/(m·K)]，拉伸模量和极限强度与单壁碳纳米管适当，一起因为其维数不同，石墨烯也有自己特有性质，如手性的载流子、量子隧穿效应、不会消失的电导率、二维零停止的Dirac费米子系统、搬迁速度高的双极性电流、安德森局域化的弱化现象、半整数的量子霍尔效应及双层石墨烯的场效应，可望成为纳米复合材料的优质基体或填充材料，引起国内外对二维碳材料的研讨热门。 一、石墨烯的制备 近年来，许多科学家致力于探究制备单层石墨烯的途径，特别是要制备高质量、产率高、成本低、结构安稳的石墨烯的办法。现在制备石墨烯的办法首要有以下几种： ①剥离法，包含微机械剥离法和溶剂剥离法等; ②成长法，包含晶体外延成长、取向附生法、化学气相堆积等; ③氧化复原石墨法，包含常用的Hummers法、Standenmaier法、Brodie法等; ④其它办法，首要有电弧放电法、石墨层间化学物途径法、现在十分新颖的高温淬火法与碳纳米管剥开法等。 二、石墨烯基纳米复合材料首要掺杂办法 石墨烯具有适当大的比表面积及共同电子搬迁功用，成为基体载体的抱负材料，经过掺杂可以对石墨烯进行化学改性，然后增强其物化功用。首要的掺杂办法：元素掺杂法、氧化物掺杂法、碳质材料掺杂法等。 2.1元素掺杂法 元素掺杂法可使石墨烯进行化学改性，增强其物化功用。在半导体材料运用中，它是一种十分有用的办法，一起也广泛运用到新式的催化剂范畴中。元素掺杂包含非金属元素掺杂和金属元素掺杂。 2.1.1非金属元素掺杂法 非金属元素掺杂，望文生义是在石墨烯上掺杂非金属元素纳米粒子，即该元素替代了碳原子的方位，在石墨烯上归于代位式杂质，构成了电子搬运或电子空穴。 美国斯坦福大学的Wang等，经过高强度的电子焦耳热加热，使石墨烯和气经过电热反响制备出n-型N掺杂的石墨烯纳米复合材料。通常状况下，石墨烯较简单被掺杂构成p-型(空穴导电)半导体材料。在实践运用傍边，经常也需求n-型(电子导电)掺杂的半导体。 2.1.2金属元素掺杂法 金属元素掺杂，便是金属纳米粒子掺杂。石墨烯具有上下两面的比表面积，作为支撑载体，可供金属纳米粒子重复地镶嵌与脱嵌的结构应变，可表现出杰出的循环功用。一起金属纳米颗粒也具有较大的比表面积和强的催化功用。所以此种掺杂法可使得制备出的纳米复合材料比表面积显着增大，更有利于电子搬迁或储能、储氢空间的扩展以及催化活性的增强。 Kou等经过热膨胀氧化石墨制备出功用化石墨烯片，用Pt的前体H2PtCl6·xH2O处理得出均匀直径约为2 nm巨细的Pt催化剂纳米粒子。选用浸渍法将此Pt纳米粒子均匀地掺杂到此功用化石墨烯片(FGSs)上，取得FGSs-Pt纳米粒子复合材料，故此纳米材料具有更大的比表面积，更好的氧化复原功用且比一般的商业催化剂具有更安稳更优秀的催化功用。 Chao等运用溶液混合法别离制备了Au、Pt、Pd与石墨烯掺杂的纳米复合材料。将这些贵金属(Au、Pt、Pd)的前体(HAuCl4·3H2O、K2PtCl4、K2PdCl4)水溶液和乙二醇都加到经超声后的氧化石墨水溶液中，最终得到金属粒子掺杂的石墨烯纳米复合材料。 2.1.3化合物掺杂法 石墨烯一般状况是由氧化石墨制备成的。氧化石墨具有准二维层状结构，片层上赋有较多极性含氧官能团，易于同具有较高表面活性的纳米氧化物或其它化合物结合，可生成化合物掺杂的氧化石墨烯(GO)复合材料。 Chen等使用调理溶液pH值，反响温度等的液体插入法，经过静电效果，使金属阳离子及其配离子经过静电吸附到氧化石墨烯层间活性基团上，在低温下快速沉积成功制备出了针状的MnO2掺杂的石墨烯插层纳米复合材料，此复合材料电化学功用有了很大进步，跟着MnO2掺杂量的不同，电容量巨细也不同，GO可进步MnO2的分散性，其协同效果使电化学功用得到必定程度的进步。 Cao等选用溶剂热法，用二甲基亚砜作为溶剂，此二甲基亚砜既是溶剂更是作为复原剂，可复原氧化石墨烯，合成了纳米CdS掺杂的石墨烯复合材料，此CdS在石墨烯表面的分散性较好且粒径较小。 2.1.4碳质材料掺杂法 试验证明石墨烯是一种较好的超级电容器碳材料，其理论比表面积很大，但会在枯燥后失掉层间的水以及其它溶剂，然后发作层与层之间的叠层以及聚会等现象。 为了处理枯燥后石墨烯叠层和聚会的发作，经过掺杂碳纳米管到石墨烯层间，即碳纳米管上的官能团与石墨烯上的官能团彼此发作反响，使得碳纳米管接枝在石墨烯表面，使得石墨烯层与层之间彼此分脱离，然后到达进步石墨烯枯燥后的比表面积。 Dimitrakakis等规划了一种石墨烯和碳纳米管掺杂的复合结构，，用蒙特卡洛办法计算出，此结构的储氢才能只稍微低于美国能源部标准45g/L。一起研讨石墨烯的储氢功用，也对提醒在其表面的吸附方式有着重要意义。 葛士彬用肼做复原剂，复原氧化石墨水溶液，成功将碳纳米管掺插到石墨烯层间，制得碳纳米管/石墨烯纳米复合材料，把其做成电极片测验其电容功用。 三、结语 石墨烯从一个新生儿敏捷成为科学界的新宠，其优异功用逐步被开掘，运用范畴也不断地被开发。这些掺杂法制备出的纳米复合材料运用广泛，首要在超级电容器、传感器、储氢方面以及生物医学等范畴杰出。 但石墨烯的开展也存在一些问题，例如，该怎么大规模制备高质量石墨烯，使其不会发生较多的褶皱，以及怎么坚持其安稳的分散性，使其层间剥离后，不会从头堆积成多层的石墨烯片或是复原回石墨。此外，一些石墨烯的其它功用现在还不清楚，如磁性、光学功用等。因而往后应着力于开辟石墨烯和其它学科范畴的穿插，探究石墨烯功用化及一些其它新功用。 节选自：《化工发展》   作者：张紫萍，刘秀军，李同起，胡子君

石墨烯具有极高的力学性质和导电/导热性质，在橡胶复合材料中具有广阔的应用前景，石墨烯不仅能明显提高复合材料的物理机械性能，同时赋予其功能性。本文将综述石墨烯/橡胶复合材料的制备及其性能的研究进展。 橡胶/石墨烯复合材料制备方法 由于石墨烯优异的性质以及低的成本，石墨烯作为橡胶纳米填料被广泛报道。为了获得优异性能的石墨烯/橡胶复合材料，首先要保证石墨烯在橡胶基体中均匀分散。石墨烯的分散与复合材料的制备方法、石墨烯表面化学、橡胶种类以及石墨烯例象胶界面关系有着密切关系。石墨烯/橡胶复合材料的制备方法主要有溶液共混、直接加工和胶乳共混3种方法。 溶液共混法 溶液共混法是指将石墨烯和橡胶分散在溶剂中，在搅拌或超声作用下进行共混，然后挥发溶剂或加入非溶剂进行共沉淀，再硫化制备复合材料的方法。通过溶液共混制备复合材料的关键是将石墨烯及其衍生物均匀分散在能溶解橡胶的溶剂中。 由于GO表面含有很多含氧官能团，在超声作用下，GO能够稳定分散在一些极性有机溶剂如DMF和THF中，这为制备GO复合材料提供了重要前提。对于化学还原或热还原的石墨烯而言，很难将其直接分散在溶剂中，因此需要进行改性处理。直接共混法 直接共混法也称为机械混合法，是指将石墨烯、橡胶配合剂在开炼机或密炼机中与橡胶进行机械混炼，然后硫化制备石墨烯/橡胶复合材料的方法。该方法在机械剪切力作用下分散填料，工艺流程简单，成本低，是目前工业生产橡胶复合材料的主要方法。 虽然直接共混法方便，但在混炼过程时，由于橡胶豁度大，加工困难，且石墨烯片层间范德华力强，橡胶和石墨烯的极性相差大，所以石墨烯很难剥离并均匀分散在橡胶中，另外石墨烯表观密度低导致加料困难。 胶乳共混法 胶乳共混法通常是先将石墨烯及其衍生物分散在水相中，再与橡胶胶乳混合，经过絮凝、烘干、混炼配合制备复合材料。由于绝大多数橡胶都存在胶乳，而且GO和改性石墨烯能稳定分散在水中，因此胶乳共混法为制备石墨烯/橡胶复合材料的制备提供了一种有效和简单的途径。另外，胶乳共混法有利于石墨烯在橡胶中均匀分散，并避免有毒溶剂的使用。 石墨烯/橡胶复合材料性能 机械性能 石墨烯被认为是目前最硬、强度最高的材料，拥有超高的比表面积，加入非常少量石墨烯就能明显提橡胶复合材料性能，下图对比了几种纳米填料对橡胶增强效率，可以看到石墨烯具有更显著的增强效果。虽然纳米填料对聚合物有着非常高的增强效率(加入少量份数即带来强度、模量等大幅度提升)，但当加入较多份数时(如大于10 wt%)，纳米填料容易发生严重聚集，反而导致复合材料性能下降。为了充分发挥不同形状、形态和性质的纳米填料的各自优势，将两种不同维度的纳米填料进行杂化(杂化填料)并加入到聚合物中，对提高聚合物复合材料的机械性能和导电(热)性表现出显著的协同效应。　　接枝反应示意图 导电性 石墨烯具有高的比表面积和电导率，研究报道，石墨烯填充的聚合物复合材料拥有高的电导率和更低的导电值，这为制备轻质量、高导电性的橡胶复合材料提供了机遇。石墨烯/橡胶复合材料的电导率主要依赖于石墨烯比表面积、石墨烯含量、石墨烯分散和分布以及石墨烯例象胶界面结合。TEG比表面积对SR导电性影响石墨烯片层间相互搭接形成3D互连网络结构 通过控制石墨烯在复合材料中的分布，能有效降低复合材料的导电值并提高其导电率。 导热性 导热橡胶在电力电子、热管理材料等领域具有广泛应用。石墨烯具有超高的热导率(5000 W /(mk))，明显高于碳纳米管(3000 W/(mk))因此石墨烯在制备导热橡胶复合材料中也有巨大的应用前景。在橡胶复合材料中，热能主要通过声子进行传递，强的填料镇料、填料沛象胶祸合有利于热能的传导。因此为了获得具有高热导率的石墨烯/橡胶复合材料，需要降低界面声子损耗，增强石墨烯锻胶界面作用。 气体阻隔性 橡胶作为一种重要的密封材料，在工程技术领域有着广泛应用。石墨烯为二维片层材料，具有很大的比表面积，且对气体分子具有优异的阻隔性，因此石墨烯在提高橡胶复合材料气体阻隔方面也具有潜在的应用。 其他性能 石墨烯除了能有效提高橡胶复合材料强度电导率和热导率外如改善其动态使用还能改善复合材料其他性能、增加其耐磨性。 总结与展望 石墨烯具有优异的物理和电子特性，如超高的强度、超高的导电率和导热率、大的比表面积。作为橡胶纳米填料，石墨烯具有非常高的增强效率和效果，同时还可以赋予橡胶材料其他特性如导电性、导热性，改善其动态性能和气体阻隔性等，对橡胶制品的高性能化和功能化具有特别的意义。 石墨烯/橡胶复合材料研究存在的挑战和机遇： (1)需要明确石墨烯的结构特性，确定结构对性质的影响，为石墨烯的改性和其复合材料制备提供理论基础; (2)虽然石墨烯价格比碳纳米管低，但是仍然缺少简单有效的方法宏量生产石墨烯。这是制备石墨烯/橡胶复合材料的重要前提; (3)由于分散和界面对橡胶复合材料性能的决定性影响，目前石墨烯/橡胶复合材料的基础研究关键在于复合材料结构设计的方法学、形态结构的细致和定量化表征(例如3DTEM的应用)以及结构性能关系的确立等几个重要方面; (4)虽然石墨烯在橡胶材料中具有巨大的潜在应用优势，但目前缺乏石墨烯/橡胶应用性研究，尤其是有关石墨烯在高性能轮胎工业的应用。

科技日报讯(记者姜靖)近年来研究表明，纳米电极材料有望提供相当于现在商用锂离子电池数倍的能量或功率密度，但该材料此前只能在负载量极低的超薄研究型电极中达到其优异性能，难以在需要较高负载量的商用器件中实现其应有潜力。美国加州大学洛杉矶分校段镶锋教授团队最近研制出一种三维多孔石墨烯复合电极材料，成功地解决了电极性能随着负载量急剧下降的关键难题，使得制备高负载的高性能电极成为可能。相关研究成果美国时间11日发表在《科学》杂志上。 段镶锋近日接受科技日报记者采访时表示，虽然许多纳米材料在一些研究型器件中展现了优异的储能性能，但在此类器件中，电极活性材料负载量经常只有商业化器件中常用负载量的10%左右。由于极低的负载量，最终体现在整体器件中的容量或功率密度很难能较大幅度地超过现在的锂离子电池。如果只是简单地增加电极厚度，随着厚度的增加，电子输运电阻和离子扩散电阻都会显著增加，致使电极性能急剧下降。 该团队研发的三维多孔石墨烯复合材料中，高度联通的石墨烯网络结构提供了优异的电子传输特性，而其多层次孔结构则大大促进了离子的快速输运，从而使该材料在高负载电极中首次同时实现了较高的容量和极高的功率特性。“这标志着高性能电极材料在朝商用储能器件方向发展的道路上迈出了关键的一步。”中国科学院院士、中国科学院金属研究所研究员成会明评论说。 段镶锋表示，这一方案可以适用于其他高性能电极材料，为在商业级器件中实现此类高性能储能材料的潜力提供了一个切实可行的途径，有望极大提高相关储能器件的容量和充放电速度。

铜是生命所必需的微量元素之一，正常人体中含铜量约为100—150 mg。人体中铜大都存在于和中枢神经系统，对　　　　人体造血，细胞成长、某些酶的活动及内分泌腺功用有重要效果，但摄入过量，则会影响消化系统，引起腹痛、吐逆。人的口服致死量约为10克。　　铜对低一级生物和农作物毒性较大，其质量浓度达0.1—0.2mg／L即可使鱼类致死，与锌共存时毒功能够添加，对贝类水生生物毒性更大，一般水产用水要求铜的质量浓度在0．0lmg/L以下。关于农作物，铜是重金属中毒性最高者，植物吸收铜离子后，固定于根部皮层，影响营养吸收。灌溉水中含铜较高时，即在土壤和作物中堆集，可使农作物枯死。铜对水体自净效果有较严峻的影响，当其质量浓度为0.001mg／L时，即有细微抑制效果，质量浓度为0.0lmg／L时，有显着抑制效果。

近来，由园区厂商中航天建造工程有限公司承当的区科三费项目“一种根据GO/PANI/TiO2水性纳米涂层的防腐工艺在铝合金腐蚀防护中的运用研讨”顺畅经过结题检验。　　石墨烯是一种由碳原子组成的平面膜，只要一个碳原子厚度，简直彻底通明。石墨烯复合材料具有强度高、耐性好、导电、导热功能优异等特性，在航空航天、电子、船只、新能源、环境净化等范畴具有宽广的运用远景。　　　　因为储量大、比强度高、机械加工功能好等长处，铝合金在现代工业、军用航天以及民用范畴中都取得广泛的运用。但是，铝合金的腐蚀现象却大大降低了产品的运用安全性，并带来巨大的经济损失。因而，做好铝合金材料的腐蚀防护作业具有重要的经济和现实意义。　　　　该项目经过氧化石墨烯参加克己水溶性纳米涂层材料与稀土钝化与的复配，对铝合金腐蚀防护有着较为显着的提高作用。其间，石墨烯缓解了有机物排放对环境的污染，提高了涂层本身耐环境老化功能，稀土代替了有毒六价铬，优化了表面处理技能。其绿色环保特色十分切合我国在“十三五”开展中提出的立异和可持续开展的理念。　　　　具体说来，氧化石墨烯的高比表面积、大表面活性位点能够有用改进聚在水性环境中的溶解涣散功能，一起超薄石墨烯的层层堆垛结构也有用隔绝了腐蚀介质到达金属表面的通道，提高了金属材料的耐腐蚀性。　　　　在表面处理工艺上，选用稀土、以及明胶等构成简略钝化系统，根本到达铬酸钝化作用，该工艺操作简略、能耗低、对环境影响小。　　　　本年是“十三五”规划局面之年，石墨烯复合材料自主立异研讨和运用有望掀起新一轮的工业开展热潮，促进相关工业的转型晋级。

麻省理工学院机械工程系终身教授方绚莱博士参与开发的微型晶格纳米架构材料，在全球知名的《麻省理工学院技术评论》评选的2015年十项可能改变世界的技术中，如今，基于这项颠覆性技术，方绚莱回国创业，力争弥补我国在功能性复合材料领域的空白。该技术所用的材料都是以往所熟悉的塑料、金属和陶瓷等材料，新技术通过改变材料结构提升性能，使材料在拥有原本高强度、高硬度的同时，大幅减轻重量。中国粉体网讯　　“同样体积的铝球和铁球，同时从楼顶自由落下，哪个先落地?”使用全球最前沿的微纳米架构材料技术之后，答案可能是纸球。 由麻省理工学院(MIT)机械工程系终身教授方绚莱博士参与开发的微型晶格纳米架构材料，在全球知名的《麻省理工学院技术评论》评选的2015年十项可能改变世界的技术中，排名第二，全球仅有美国和欧洲的数支团队掌握该技术。如今，基于这项颠覆性技术，方绚莱回国创业，力争弥补我国在功能性复合材料领域的空白。日前，方绚莱在京受访时解释了这项颠覆性技术。他表示，该技术所用的材料都是以往所熟悉的塑料、金属和陶瓷等材料，新技术通过改变材料结构提升性能，使材料在拥有原本高强度、高硬度的同时，大幅减轻重量。 实现该材料结构的生产，目前主要采用一项先进的微纳米打印技术层层构建起来，但规模化生产仍然是难题。方绚莱说，希望在不断加大研发的基础上，解决产能瓶颈，达到规模效应。预计将在3-5年的时间内可以见到这项新材料的规模化应用。他表示，可以想象，这项技术在汽车、高铁、医疗等领域都将拥有非常广阔的应用前景，并对相关工业产生巨大影响，颠覆复合材料的生态体系。 业内人士称，国内新材料产业与国际先进水平仍存在较大差距，颠覆性技术的研发与投资将有助于提升国内新材料及先进制造业技术水平。

一、前语钨铜复合材料因为本身的许多优秀特性，现在已广泛运用于大容量真空断路器和微电子范畴［1～4］。钨具有高的熔点、低的线膨胀系数和高的强度；铜具有很好的导热功能和导电功能。两种金属各有所长，但钨、铜互不相溶，通过粉末冶金技能制作的钨铜复合材料兼具钨、铜的优势，能够满意许多范畴材料的运用要求。例如钨的抗熔焊功能和抗腐蚀才能好，铜的导电功能好，两者结合用于真空断路器，能够满意真空断路器大容量开断要求；钨的线膨胀系数小，铜的导热功能好，钨铜复合材料用作大规模集成电路和微波器材中的散热元件，能够有用削减因散热缺乏和线膨胀系数差异导致的应力问题，延伸电子元件的运用寿命。因为钨和铜互不相溶，所以用传统的烧结办法制作全细密度钨铜复合材料会遇到许多困难，通过各国科研人员的尽力，发明晰许多办法加工细密的钨铜复合材料［5～17］。本文在全面调研的基础上总述了国内外有关文献的研讨成果，具体叙说各种技术及其特色，以供参阅。二、钨铜复合材料的制备技术钨、铜的熔点相差很大，钨的熔点高于铜的沸点且钨铜不互溶，一般的冶炼办法难以加工钨铜复合材料，现在只要粉末冶金办法才能使钨铜复合材料制作成为实际。其制取办法首要分为两大类熔渗法和直接烧结法。近年来，因为纳米技能的飞速开展，直接烧结法取得了很大的开展。（一）熔渗法熔渗法分为高温烧结钨骨架后渗铜和低温烧结部分混和粉后渗铜两种办法。1、高温烧结钨骨架法高温烧结钨骨架法的典型技术如下此种办法能够制得相对密度>99.2%的钨铜材料［5］。因为选用高温烧结，所以W复原很充沛，低熔点杂质及难复原的贱价氧化物都能够通过蒸发和热分化除掉。钨铜材料的含氧量较低、纯度较高，高温烧结办法适宜于制作铜的质量分数［φ（Cu）］不大于15%的钨铜材料。运用高温烧结法制作的材料相对密度高，归纳功能好。高温烧结钨骨架法的仅有缺陷是加工技术周期长且杂乱，加工本钱较高。2、部分混合粉烧结渗铜法部分混合粉烧结渗铜法的技术大致有以下两种此种办法技术流程简略，适宜于制作φ（Cu）>20%的钨铜复合材料。这种办法加工的钨铜材料，铜沿着钨晶界散布，钨骨架强度不如高温烧结法，如用此法作为断路器中的触头材料，易发作烧蚀现象。此法对原材料成分要求较高，不然产品会含有较多的杂质和气体。b.文献［6］介绍了超细钨粉的打针成形技术和熔渗技术，技术流程如下这种技术加工的W10%Cu和W20%Cu相对密度均大于99%，运用打针成形技术能够制取形状杂乱的零部件。此技术中熔渗烧结时刻对产品的功能影响较大，跟着熔渗时刻的添加，产品的相对密度、硬度、强度均有所提高，但超越某临界值后功能反而下降。这是因为超细粉的烧结机理所决议的，超细粉的熔渗烧结进程中呈现固溶析呈现象。（二）直接烧结法望文生义，直接烧结法是将所需成分的钨和铜的混合粉限制成形后直接烧结制得产品。依据所用混合粉制取办法的不同，首要有混合氧化物共复原法和机械合金化等技术；按粉末粒度巨细不同，机械合金化粉又分为一般机械合金化粉和机械合金化纳米粉；别的还有液相活化烧结法。曾经这种技术烧结后得到的钨铜材料密度较低（相对密度小于97%）尤其是φ（Cu） 25%的钨铜材料，相对密度简直能够到达99%，但关于φ（Cu）

铝青铜化学成份铜 Cu 其他铅 Pb≤0.02(杂质)镍 Ni4.0～5.0铝 Al8.5～10.0铁 Fe4.0～5.0锰 Mn0.8～2.5硅 Si ≤0.15(杂质)碳 C≤0.10(杂质)硬度 ≥1570HB铜的熔点为1083摄氏度，要铸出青铜，焚烧温度须到达1200摄氏度青铜原指铜锡合金，后除黄铜、白铜以外的铜合金均称青铜，并常在青铜名字前冠以榜首首要增加元素的名。锡青铜的铸造功能、减摩功能好和机械功能好，合适於制作轴承、蜗轮、齿轮等。铅青铜是现代发动机和磨床广泛运用的轴承材料。铝青铜强度高，耐磨性和耐蚀性好，用於铸造高载荷的齿轮、轴套、船用螺旋桨等。铍青铜和磷青铜的弹性极限高，导电性好，适於制作精细绷簧和电触摸元件，铍青铜还用来制作煤矿、油库等运用的无火花东西。

1.铝碳化硅陶瓷复合材料概述　　铝碳化硅陶瓷复合材料　　铝碳化硅陶瓷颗粒增强复合材料是金属和陶瓷的复合材料。与传统的金属材料比较，颗粒增强铝基复合材料不只兼有金属的高塑性、高韧性和增强颗粒的高模量、高硬度，一同具有各向同性，是运用远景很广的材料。碳化硅颗粒增强铝基复合材料可用来制作卫星及航空结构材料，如卫星支架、结构连接件、管材、各种型材、翼、制导元件;制作飞机零部件等，开展这种材料具有重要的战略意义。　　2.铝碳化硅复合材料的特性　　碳化硅颗粒增强铝基复合材料碳化硅和颗粒状的铝复合而成，其间碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(出产绿色碳化硅时需求加食盐)等质料在电阻炉内经高温训练而成，再和增强颗粒铝复合而成。　　增强颗粒铝在基体中的散布情况直接影响到铝基复合材料的概括功用,能否使增强颗粒均匀松散在熔液中是能否成功制备铝基复合资料的要害,也是制备颗粒增强铝基复合资料的难点地址。纳米碳化硅颗粒散布的均匀与否与颗粒的大小、颗粒的密度、添加颗粒的体积分数、熔体的粘度、搅拌的办法和搅拌的速度等要素有关。　　3.铝碳化硅复合材料利益　　铝基复合材料具有高导热、密度小、本钱低，一级概括优势，是金属基材猜中的重要品类，在国际国内规划内有广泛研讨并运用于工业化出产。铝基复合材料包含纤维增强和颗粒增强两大类。其间颗粒增强铝基复合材料本钱低、功用安稳且易完结规划出产，变成铝基复合材料研讨和运用的抢手方向。以铝合金为基体的复合材料有铝碳化硅和硅铝等，广泛运用于航空航天、电子信息、壳体封装和现代交通等广泛领域。　　铝碳化硅是以铝合金作基体，碳化硅颗粒为增强体的颗粒增强金属基复合材料，融合了碳化硅陶瓷和金属铝的不一样优势，是第三代微电子封装材料产品，具有高导热、高刚度、低密度、适合的膨胀系数等特征，能有用进步电子器件的封装热管理能力。一同以其耐腐蚀、可加工功用好和易回收的优势，铝碳化硅运用于工业规划化出产可下降本钱，在军用和民用领域得到推广。与传统材料比照，颗粒增强金属基复合材料不只兼有金属的高耐性、高塑性利益和增强颗粒的高硬度、高模量利益，并且材料各向同性，可选用传统的金属加工技术进行加工，因此备受我们重视。　　4.铝碳化硅复合材料制备工艺　　粉末冶金法　　粉末冶金法具有一些共同的利益，如可任意调理增强相的体积分数(最高可达70%)，较精确地操控成分比，且其增强颗粒的粒径在纳米范围内可调。此外，粉末冶金工艺的烧结温度较低，可有用减轻增强体与基体间的有害界面反响，制得的复合材料具有杰出的力学功能。近年来，进一步开宣布机械合金化-粉末冶金法。该法制备的复合材料，其增强体颗粒散布均匀，粒度在纳米至微米范围内可调，增强相的体积分数可高达70%，与基体的界面结合杰出，所制备的复合材料力学功能优异。美国DWA公司选用机械合金化-粉末冶金法出产了碳化硅颗粒增强铝基复合材料，已将其运用于轿车、飞机、航天器等。　　压力铸造法　　此法是将液态或半液态金属基复合材料或金属以必定速度填充压铸模型腔，或增强材料预制体的空地中，在压力效果下使其快速凝结成形而制备出金属基复合材料，包含揉捏铸造法、离心铸造法、气体压力浸透铸造法等。现在，出产运用中运用较多的是揉捏铸造法，其具体办法是：首先把碳化硅颗粒增强相以恰当的粘结剂粘结制成预制块，然后装入铸模，浇入精粹的铝基体金属熔体，并当即加压使熔融的金属熔体浸渗到预制块中，凝结之后即得碳化硅颗粒增强铝基复合材料。压力铸造法的首要利益是：可大批量制作颗粒增强铝基复合材料的零部件，成本低;浸渗时熔体与增强材料在高温下触摸时间短，避免了界面反响产品对复合材料的晦气影响;高压效果促进了熔体对增强材料的潮湿，增强材料无需进行表面预处理;所制备材料的安排细密，无气孔。　　喷发堆积法　　此法是将液态金属在高压下雾化，并在其流出时将增强颗粒喷发入金属液中，两相混合的雾化液体随后在容器中堆积成形。喷发堆积法选用不同形状的基体和不同的基体运动方法可获得管坯、圆柱坯、带坯等不同产品。此法的利益是可直接由液态金属雾化和堆积构成具有快速凝结安排和功能特征及必定形状的坯件;确保了增强颗粒在基体中的散布均匀性;冷却速度很快，避免了增强颗粒与金属基体之间的界面反响;对界面的潮湿性要求不高，晶粒非常细微。

钨铜复合材料因结合了钨和铜的许多优秀的特性（如钨的高熔点，底线膨胀系数和高强度，铜的杰出的导电和导热性），而具有杰出的导热和导电性，耐电弧侵蚀性，抗熔焊性和耐高温抗氧化等特色，现在现已广泛使用于电力，电子，机械，冶金等职业  钨铜合金材料自20实践30年代面世以来，在很长一段时间内首要用作各类高压电器开关的电触头。正是因为钨铜复合材料高的耐压强度和耐电烧蚀功能，使高压电器开关中不行短少的要害材料。到了60年代，钨铜材料作为电阻焊和电制作的电极和航天技术中触摸高温燃气的高温材料逐渐得到使用，可是知道80年代，跟着钨铜材料加工技术的改善及质量的进步，钨铜复合材料才得到比较广泛和成熟的使用。20世纪90年代，跟着大规模集成电路和大功率电子器件的开展，钨铜材料作为升级换代的产品开端大规模地用做电子封装和热沉材料。伴跟着钨铜材料每一次心使用的开发，一起也促进了钨铜材料新的制取技术的不断开展。可是，钨铜材料是一种典型的假合金，因钨和铜不相溶，烧结全细密化困难，空地度较大，故对材料的导热导电功能，气密性和力学功能等有很大的晦气影响。选用传统的粉末冶金技术所制备的钨铜契合材料存在显微安排粗大，剩余空地度大；材料微观安排的均匀化不完全，产品的形状，巨细受到限制等问题，然后不能最大极限的发挥材料的潜力

1 细密化机理   一般，液相烧结差异三分阶段，一是粒子重摆放，即经过溶解一沉积的颗粒长大；二是坚固骨架的构成；三是细密化。要获得充沛细密化有必要具有以下三个条件即 固相在液相中有溶解度、液相对固相潮湿性杰出和对重摆放导致的细密化需求一定量的液体。在组元互不溶解的WCu系压坯进行液相烧结时，烧结细密化取决于 粘性活动和粒子重摆放进程，缺少溶解度和粒子之间构成安稳的桥接或网状骨架阻止液体活动，将导致细密化好不简单，若想获得充沛细密化，就有必要采纳相应办法。   2 熔渗烧结   选用钨骨架浸铜技术时，细密化除了上述机理外首要取决于液体铜充沛进入到钨骨架的孔隙中。液体铜之所以能充沛进入到钨骨架的孔隙中是根据毛细管力的效果， 可用液体在毛细管中上升高度公式H=27cosO／pgr来解说(7为表面张力；P为液体的密度；g为重力加快度；r为毛细管半径；e为接触角)，液体铜 对固体钨浸润性即接触角是随温度的上升而改进的。据资料报道液体铜对固体钨的接触角e在中1150℃ 时为28。、1250℃ 时为1O。、大于1350℃时为0。，但过高的渗铜温度会导致冷却时构成较大的铜缩孔，然后影响细密化，因而需求选取恰当的渗铜温度和采纳略有过量等办法 来进步细密度。在混合猜中参加铜粉除了可改进粉末的成形功能、进步压坯强度外，其首要意图是作为“诱导”金属参加的，多孔钨骨架在高温熔渗条件下，骨架中 的“诱导”金属熔化，使骨架内部构成连通孔隙，一起，将熔渗金属“诱”进骨架，加快细密化，因为熔融的液体铜对A1zO。粉不潮湿，所以只能熔渗到多孔钨 骨架内。   3 活化烧结   活化烧结在加工高比重合金中已得到广泛应用，增加Ni、Co元素能够改进Cu对W的潮湿性，进步钨在铜中的溶解度。有关资料指出，增加0.32%的Ni可 使W在Cu中的溶解度从1O^9进步到1O^7，这使得细密化愈加简单、充沛。   4 自润滑机理   线材轧机铜钨合金导卫因为其本身“发汗”材料的特性，在线、棒材轧制进程中，因为温度上升，会在其表面构成一层极菲薄的铜液体层，并因为钨骨架毛细管的作 用，能得到连绵不断的弥补，这就大大降低了线、棒材与导卫之间的摩擦系数，一起，这层汗液也有用避免了粘钢，进步了线、棒材的质量。

红铜即纯铜，又叫紫铜，具有很好的导电性和导热性，塑性极好，易于热压和冷压力制作，很多用于制造电线、电缆、电刷、电火花专用电蚀铜等要求导电性杰出的产品。     铬铜即赤铜。由硫化物或氧化物铜矿物提炼得来的纯铜，可用以铸钱及制造器物。 明 宋应星 《天工开物·铜》“凡铜供世用，出山与出炉，止有赤铜。以炉甘石或倭铅参和，转色为黄铜；以等药制炼为白铜；矾、硝等药制炼为青铜；广锡参和为响铜；倭铅和写［泻］为铸铜。初质则一味红铜罢了。” 郭沫若 《我国史稿》榜首编第三章第二节“他们提炼的红铜成分很纯，除天然的微量（0.10.2％）杂质外，没有人工参加锡或铅使成合金。红铜的硬度虽较差，但直接通过捶打就能制成各种东西和装饰品。” 特性高纯度，安排细密，含氧量极低。无气孔、沙眼、疏松，导电功能极佳，电蚀出的模具表面精度高，经热处理技术，电极无方向性，合适精打，细打，具有杰出的热电道性、制作性、延展性、防蚀性及耐候性等。应用范围可应用于电器、蒸溜建筑及化学工业，特别端子印刷电器路板，电线遮盖用铜带、气垫，汇流排端子。电磁开关、笔筒、屋根板等。

镁及镁合金虽具有密度低、比强度大、比刚度高和抗冲击性强等诸多优点。但是也有一些固有缺点，如硬度、刚度、耐磨性、燃点较低、不是一种良好的结构材料，使其应用受到相当大的制约。若向镁基体中添加陶瓷颗粒或碳纤维制成复合材料，则可以在很大程度上改善镁的力学性能，提高耐热和抗蠕变性能，降低热膨胀系数等。可作为复合材料增强相的颗粒有：氧化物、碳化物、氮化物、陶瓷、石墨和碳纤维等。制备镁基复合材料的工艺主要是：铸造法、粉末冶金法、喷射沉积法。 铸造法 铸造法是制备镁合金复合材料的基本工艺，可分为搅拌混合法、压力浸渗法、无压浸渗法和真空渗法等。 搅拌铸造法(Stiring Casting) 此法是利用高速旋转搅拌器浆叶搅动金属熔体，使其剧烈流动，形成以搅拌旋转轴为中心的漩涡，将增强颗粒加入漩涡中，依靠漩涡负压抽吸作用使颗粒进入熔体中，经过一段时间搅拌，颗粒便均匀分布于熔体内。此法简便，成本低，可以制备含有Sic、Al2O3、SiO2、云母或石墨等增强相的镁基复化材料。不过也有一些难以克服的缺点：在搅拌过程中会混入气体与夹杂物，增强相会偏析与固结，组织粗大，基体与增强相之间会发生有害的界面反应，增强相体积分数也受到一定限制，产品性能低，性价比无明显优势。用此法生产镁基复合材料时应采取严密的安全措施。 液态浸渗法(Liquid infiltration process) 用此法制备镁基复合材料时，须先将增强材料与黏接剂混合制成预制坯，用惰性气体或机械设备作用压力媒体将镁熔体压入预制件间隙中，凝固后即成为复合材料，按具体工艺不同又可分为压力浸渗法、无压、浸渗法和真空浸渗法。可用挤压、铸造机进行浸渗，也可以用专用浸渗装备。增强相与镁熔体之间的浸润性对浸渗过程有重要影响，是关键的工艺参数。当浸润角θ 粉末冶金法 该法是将预制的镁粉或镁合金粉与陶瓷粒子均匀地混合为一体，经真空除气、固结成形后再进行压力加工制成所需形状、尺寸和性能的复合材料半成品。粉末固结工艺有热压和冷热、温等静压。此法主要优点：基体合金组织微细，可随意调控增强相的分数，甚至可高达50%左右，陶瓷颗粒尺寸可小于5μm，但不足之处是金属粉末在制备和贮存过程中易表面氧化，对材料塑性及韧性不利;制备大尺寸锭坯及需要大型设备和模具，投资较大;所采用的温度低，不会发生有害界面反应，有利于材料塑性及韧性提高。 粉末锭坯经挤压、锻造大变形加工后，粉末颗粒会结合在一起，材料密度可接近理论值。 喷射沉积法 喷射沉积工艺是制备高性能合金材料的有效方法之一，若在喷射沉积过程中将陶瓷颗粒导入雾化锥中，与雾化颗粒共沉积，可以制得陶瓷颗粒增强的复合材料。喷射共沉积法制备AZ91、QE22合金/Al2O3或SiC颗粒复合材料的弹性模量、耐磨性都大幅度提高，膨胀系数有较大下降。 由于喷射工艺流程短，材料制备比较简单、便利;增强颗粒在基体金属中分布均匀，界面反应很轻微，因而性能优异。QE22/SiCp复合材料锭坯孔隙体积分数高达20%，经挤压后，具有优异的强度和塑性，其伸长率达到12%，而传统铸造QE22合金的伸长率只不过2%。

杯士铜QSn43 QSn442.5 QSn444 产品描述 杯士铜为添有锌,首要牌号有QSn43 QSn42.5 QSn444,铅合金元素的合金铜,有高的减摩性和杰出的可切削性,易于焊接和钎焊,在大气,淡水中具有杰出的耐蚀性,只能在冷态下进行压力制作,因含铅热制作时易引起热脆,制造在冲突条件下作业的轴承,卷边轴套锡青铜为添有锌,铅合金元素的合金铜,有高的减摩性和杰出的可切削性,易于焊接和钎焊,在大气,淡水中具有杰出的耐蚀性,只能在冷态下进行压力制作,因含铅热制作时易引起热脆,制造在冲突条件下作业的轴承,卷边轴套,衬套,圆盘以及衬套的内垫.

石墨烯(Graphenes)：是一种二维纳米碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯的总称。石墨烯具有完美的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层。碳原子之间由s键衔接，结合办法为sp2杂化，这些s键赋予了石墨烯极端优异的力学性质和结构刚性。 1、石墨烯的根本特性和制备办法 石墨烯(Graphenes)：是一种二维纳米碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯的总称。石墨烯具有完美的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层。碳原子之间由s键衔接，结合办法为sp2杂化，这些s键赋予了石墨烯极端优异的力学性质和结构刚性。 石墨烯是已知的世上最薄、最坚固的纳米材料，它几乎是彻底通明的，只吸收2.3%的光;导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子搬迁率超越15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约1Ω·m，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子搬迁的速度极快，因而被等待可用来开展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。因为石墨烯实质上是一种通明、杰出的导体，也合适用来制作通明触控屏幕、光板、乃至是太阳能电池。图1 石墨烯的结构示意图 石墨烯首要制备办法图2 石墨烯制备办法优缺点比较 制备石墨烯常见的办法为液相剥离法、氧化复原法、SiC外延生长法和化学气相堆积法(CVD)。液相剥离法是在溶液中首要依托机械力的作用，战胜石墨层间的范德华力，将体相石墨剥离成单层或少层石墨烯的办法。现在最常用的剥离设备是超声发生器，存在扩大难、功率低及石墨烯层数较厚等问题。 氧化复原法是经过将石墨氧化，增大石墨层之间的距离，再经过物理办法将其别离，最终经过化学法复原，得到石墨烯的办法。这种办法操作简略，产值高，可是产品质量稍差。一般运用的剥离设备是超声发生器，氧化复原设备是反应釜，导致扩大难及氧化复原功率低一级问题。 SiC外延法是经过在超高真空的高温环境下，使硅原子提高脱离材料，剩余的C原子经过自组方式重构，然后得到根据SiC衬底的石墨烯。这种办法能够获得高质量的石墨烯，可是这种办法对设备要求较高。 CVD法是现在最有或许完成工业化制备高质量、大面积石墨烯的办法。这种办法制备的石墨烯具有面积大和质量高的特色，但现阶段本钱较高，工艺条件还需进一步完善。这些办法中最有或许规模化的低本钱制备办法是液相剥离法和氧化复原法。 2、超重力氧化复原法制备石墨烯 2.1 超重力技能介绍： 超重力技能是使用旋转填充床(RPB)发生的比地球重力大得多的超重力环境，强化物质的传递、混合、传热及化学反应的技能。 自世纪面世以来，在国内外遭到广泛的注重，因为它的广泛适用性以及具有传统设备所不具有的体积小、重量轻、能耗低、易工作、易修理、安全、牢靠、灵敏以及更能适应环境等长处，使得超重力技能在化工、环保、材料等工业领域中较广泛应用。 超重力工程技能的特色：具有微观混合特性;具有极大的强化传质特性;能发生均匀而有梯度的剪切作用;扩大作用不明显等。图3 年产1万吨超重力法纳米碳酸钙出产线 2.2 超重力氧化复原法制备石墨烯：图4 超重力氧化复原法制备石墨烯研讨布景图5 超重力氧化复原法制备石墨烯根本工艺 2.3 超重力法氧化石墨剥离技能 (1)剥离时刻对氧化石墨烯功能影响：图6 不同剥离时刻制备的氧化石墨烯对MB染料吸附曲线图7 不同剥离时刻制备的氧化石墨烯TEM相片 (2)氧化石墨溶液浓度对氧化石墨烯功能的影响图8 不同氧化石墨溶液浓度制备的氧化石墨烯对MB染料吸附曲线图9 不同溶液不同氧化石墨溶液浓度制备的氧化石墨烯层数示意图 由图9标明：G峰的波数越高，层数越少，G’峰的波数越低，层数越少。D峰和G峰的强度比ID/IG数值越大，缺点程度越高 (3)旋转床办法和超声法制备氧化石墨烯功能比照图10石墨烯循环伏安曲线图(a)经旋转床剥离后制备石墨烯CV曲线;(b)经超声剥离后制备石墨烯CV曲线;(c)两种办法制备石墨烯在10mV/s下CV曲线 成果显现：旋转床办法制备的石墨烯比电容量为225F/g，而超声办法制备为175 F/g。图11 两种办法制备的石墨烯沟通阻抗值比较 旋转床制备的石墨烯沟通阻抗值约为7.5Ω，超声反应釜制备的石墨烯沟通阻抗值约为14Ω，阻抗值更小，导电率更大，选用四探针法测定的石墨烯均匀电导率，RPB剥离的为312.8S/m，超声反应釜的为278.1 S/m 。 2.4 超重力复原技能 (1)温度对超重力复原法制备石墨烯的影响图12 不同复原温度下制备石墨烯的CV曲线图13 不同复原温度下制备石墨烯的EIS曲线 (2)不同复原剂品种对制备石墨烯功能的影响不同复原剂制备石墨烯TEM相片不同复原剂制备石墨烯红外光谱相片 图14不同复原剂品种对制备石墨烯功能的影响 由图14能够看出，VC(抗坏血酸)和复原作用较好，复原程度较高，含氧基团特征峰强度低 。 (3)超重力法和惯例办法复原氧化石墨烯的作用比照图15 超重力法和惯例法制备石墨烯XPS成果比照 小结：3、超重力液相剥离法制备石墨烯图16 超重力液相剥离法制备石墨烯设备图17 超重力液相剥离法制备石墨成果 横向尺度150nm, 厚度3-9层，浓度：0.3mg/ml; 产率：3%; 溶剂为水 4、总结 (1)超重力氧化复原法制备石墨烯具有产品质量高，出产功率高，易产业化的特色。 (2)超重力直接剥离法具有本钱低，产品质量好，易产业化的特色。 (3)这种技能也有望用于其它层状材料,如：高岭土、蒙脱土、云母等的剥离及深加工，欢迎合作开发。

银的复合材料是通过复合工艺组合而成的新型材料。它既能保留Ag和基材和主要特色，并能通过复合效应获得原组分所不具备的性能，互相补充，彼此兼顾，把银用在关键部位，是一项重要的节银技术，银复合材料已成为近代先进材料的一大类。　　工业上应用含银复合材料主要分为两类：（1）银和银合金与其它金属合金的复合材料（包括面复、镶嵌复、铆钉复、包复等）；（2）以银为基的金属基复合材料（如Ag-Mey0x、Ag-C纤维、不互熔元素的烧结复合）。　　从节银技术来看，银复合材料是一类大有发展前途的新材料。

导读 为什么石墨那么软，而石墨烯又表现得那么“硬”呢?浙江大学信息电子工程学院副教授林时胜介绍说，其实这里涉及两个不同的概念，一个是强度，这是力学概念，一个是硬度，属于物理概念。 石墨烯的“硬”，是指强度高，衡量强度的指标是杨氏模量，根据杨氏模量的高低可以把物质分为硬物质和软物质。石墨烯的模量非常高，可达1T帕(压强单位)，是材料里最高的，所以石墨烯是硬物质，可以说是很硬。相应的像橡胶这些，模量只有几千帕，就是软物质，很软。材料力学上有刚度、强度、韧度、硬度等不同物理概念，这与我们通常讲的硬与软有区别。从通俗意义上说，石墨烯的“硬”指的是石墨烯的强度很好，就是它抗断裂的能力很强，这也和它的韧性很好有关系，因为容易延展而不断裂。模量就是代表了材料能被拉伸的容易程度。  再说石墨的软，这是物理概念，指的是硬度。硬度的衡量，是用一种材料去破坏另一种材料，被破坏的硬度就小。石墨的片层之间是范德华力，非常弱，只要用固体去划它，都能把它的片层错开，所以石墨很容易被破坏，就是说石墨很软。

为什么石墨那么软，而石墨烯又表现得那么“硬”呢?浙江大学信息电子工程学院副教授林时胜介绍说，其实这里涉及两个不同的概念，一个是强度，这是力学概念，一个是硬度，属于物理概念。 石墨烯的“硬”，是指强度高，衡量强度的指标是杨氏模量，根据杨氏模量的高低可以把物质分为硬物质和软物质。石墨烯的模量非常高，可达1T帕(压强单位)，是材料里最高的，所以石墨烯是硬物质，可以说是很硬。相应的像橡胶这些，模量只有几千帕，就是软物质，很软。 材料力学上有刚度、强度、韧度、硬度等不同物理概念，这与我们通常讲的硬与软有区别。从通俗意义上说，石墨烯的“硬”指的是石墨烯的强度很好，就是它抗断裂的能力很强，这也和它的韧性很好有关系，因为容易延展而不断裂。模量就是代表了材料能被拉伸的容易程度。 再说石墨的软，这是物理概念，指的是硬度。硬度的衡量，是用一种材料去破坏另一种材料，被破坏的硬度就小。石墨的片层之间是范德华力，非常弱，只要用固体去划它，都能把它的片层错开，所以石墨很容易被破坏，就是说石墨很软。

什么高功用铜基复合材料？高功用铜基复合材料介绍有哪些内容？关于这些问题咱们马上来具体介绍，首要来看高功用铜基复合材料介绍-简介：　　铜及铜合金机械功用杰出，且工艺功用优秀，易于铸造、塑性加工等，更重要铜及铜合金有杰出耐蚀、导热、导电功用，所以它们能广泛使用于电子电气、机械制作等工业范畴。可是，铜室温强度、高温功用以及磨损功用等诸多方面缺乏约束了其愈加广泛使用。而跟着现代航空航天、电子技能快速开展，对铜运用提出了更多更高要求，即在确保铜杰出导电、导热等物理功用基础上，要求铜具有高强度，尤其是杰出高温力学功用，并且要求材料有低热膨胀系数和杰出冲突磨损功用。我国第一条高速铁路京沪线总投资约200亿美元，2008年现已开工建造，触摸线年需求量近万吨，明显触摸线研制，即高强高导高耐磨铜合金功用材料研制有着很大国内外市场。电阻焊电极，缝焊滚轮，集成电路引线结构也需求高强度高导电性铜合金，现有牌号铜及铜合金高强高导方面难以统筹。所以通过引进恰当增强相复合强化办法，发挥基体和功用强化相协同作用，研制高功用铜(合金)基功用复合材料成为当今世界抢手课题。　　所谓高强高导铜合金，一般指抗拉强度(Gb)为纯铜2-10倍(350-2000MPa)，导电率一般为铜50％~95％，即50-95％IACS铜合金。国际上公认抱负目标为δb=600-800MPa，导电性至≥80％IACSE。高强高导铜合金首要使用范畴电子信息产业超大规模集成电路引线结构，国防军工用电子对抗，雷达，大功率军用微波管，高脉冲磁场导体，核配备和运载火箭，高速轨道交通用架空导线，300-1250Kw大功率调频调速异步牵引电动机导条与端环，汽车工业用电阻焊电极头，冶金工业用连铸机结晶器，电真空器材和电器工程用开关触桥等，因此这类材料许多高新技能范畴有着宽广使用远景。　　高功用铜基复合材料介绍-分类：　　1、颗粒增强铜基复合材料　　增强体首要为碳化硅和氧化铝，亦有少数氧化钛和硼化钛等颗粒(粒径一般为10μm左右)。晶须不只自身力学功用优越，并且有必定长径比，因此比颗粒对金属基体增强作用更明显，晶须常用碳化硅和铝晶须等。合金化工艺能够制备氧化物弥散强化和碳化物弥散强化铜基复合材料。　　2、纤维增强铜基复合材料　　铜或铜合金与非金属或金属纤维制作复合材料既坚持了铜高导电性、高导热性，又具有高强度与耐高温功用。制作此类铜基复合材料时，既有用长纤维，也有用短纤维。碳纤维-铜复合材料因为既具有铜杰出导热、导电性，又有碳纤维自光滑、抗磨、低热膨胀系数等特色，然后用于滑动电触头材料、电刷、电力半导体支撑电极，集成电路散热板等方面。铜-碳纤维复合材料工业出产中另一个使用实例电车导电弓架上滑块，滑块电车及电气机车上易损件，最早选用金属滑块，现在选用碳滑块，但都有缺乏之处。选用碳纤维-铜复合材料后，使触摸电阻减小，防止过热，一起进步强度及过载电流，并有优秀光滑及耐磨性。　　3、高功用显微复合铜合金　　高功用显微复合铜合金材料本世纪70年代研讨超导材料时发现。1978年美国Harvard大学Bark等人最早提出高功用Cu-X合金概念，Cu-X二元合金，X包含难熔金属W、Mo、Nb、Ta和Cr、Fe、V等元素，Cu—X材料经铸造、拉拔或轧制后，X金属沿变形方向以丝状或带状散布，构成显微复合材料，此显微复合铜合金材料特色是超高强度(最高抗拉强度可达2000MPa以上)，电导率可达82％IACS，杰出耐热性及显微复合安排和晶粒择优取向。此材料除了能够作点焊电极外，还可作推进器和热交换器，与传统铜合金材料比较，它含有合金元素总量多，但合金元素品种少。Cu—X合金以其超高强度，高电导率以及杰出耐热性引起了人们注重。现在，美国Iowa大学，Harvard大学材料系，AMES实验室以及Michigan理工大学，还有国内浙江大学在这方面作了许多研讨工作，但仍有许多理论问题和实践使用问题有待处理。　　高强高导铜基复合材料介绍-制备办法：　　1、粉末冶金法　　粉末冶金法最早开发用于制备颗粒增强金属基复合材料工艺，一般包含混粉、压实、除气、烧结等进程。粉末冶金一种近净成型工艺，材料使用率高，能够消除安排和成分偏析，并且颗粒增强相粒度和体积分数能够较大范围内调整。该办法出产铜基复合材料中结构件、冲突材料、及高导电率材料首要手法。因为铜和大部分陶瓷增强颗粒浸润性差，密度相差较大，选用液态法制备复合材料时简略发作增强物集合，导致第二相散布不均匀。粉末冶金法能够按所需份额将金属粉末和增强物混合均匀，处理了增强物散布问题。为了增强铜与增强颗粒界面结合强度，一般选用化学堆积等办法增强颗粒表面包覆Cu、Ni等金属涂层，然后再与铜粉混合均匀，使用粉末冶金办法制得复合材料[11]。因为增强颗粒包覆金属涂层后基体金属中散布愈加均匀，减少了增强物间直触摸摸，更有利地发挥了其强化作用。一起，通过包覆不同金属还能够改进界面结构，增强界面结合强度，进步复合材料归纳功用。　　2、复合铸造法　　铸造办法工业化大出产首选办法。但关于这种复合材料铸造后，一般会有辅佐形变工艺。形变强化作用会因为冷变形金属再结晶而失效。因大多数金属再结晶温度仅为其熔点温度40％左右，所以用铸造办法得到材料，其抗高温功用相对差。复合铸造工艺为美国麻省理工学院M．C．Flemings等所提出。这种办法较好处理了增强相偏析，出产工艺简略，习惯了复合材料大规模工业化出产趋势，有较大开展优势。可是复合铸造因为熔体粘度大，不利于气体和夹杂物排出，所以制备材料中常有气孔和夹杂物存在；此外，这种办法温度操控也比较困难。　　3、内氧化法　　内氧化法制备铜基复合材料最常用办法之一，可获得均匀散布细微弥散颗粒并能够准确操控强化相数量。该工艺典型使用是制各Cu—A1203弥散强化铜基复合材料，其工艺铜中添加少数固溶于铜，但比铜生成氧化物倾向大合金元素铝，制成铜铝合金粉末，从粉末表面向内部分散氧，使合金雾化粉高温及氧气气氛下发作内氧化，铝转变为氧化铝，然后气氛下把氧化了铜复原出来，但氧化铝不能复原，制成铜和氧化铝混合粉末，最终必定压力下烧结成形。用内氧化法制作Cu-A1203成形固化技能上有些问题，极难进行粉末烧结，且工艺杂乱，本钱高。内氧化法缺乏之处工序冗杂，影响制备进程要素许多，材料质量难以操控且出产本钱高，因此极大地约束了该工艺使用。。　　4、液态金属原位法　　液态金属原位反响法近年来开展起来铜基复合材料新式制备技能之一。Lee等人首要成功制备了TiB2／Cu复合材料。该办法将两种或多种合金液体充沛拌和混兼并通过化学反响发作均匀弥散散布纳米级增强物。用该法制得含5vo1％TiB2Cu基复合材料电导率达76％IACS。Chrysanthou等Cu-Ti溶液平分别参加碳黑、B203或一起参加W碳黑通过反响生成细微且均匀布TiC、TiB2、WC颗粒原位增强铜基复合材料。因为该工艺制备复合材料中增强体没有界面污染，与基体有杰出界面相容性，因此比传统复合材料具有更高导电性和机械强度。　　5、快速凝结法　　快速凝结法因为凝结进程冷却速快、开始形核过冷度大，成长速率高，成果使固、液界面违背平衡，因此呈现出一系列与惯例合金不同安排和结构特征。选用快速凝结制备铜基复合材料有以下特色：　　(1)合金元素铜中固溶度明显增大；　　(2)晶粒大大细化；　　(3)化学成分显微偏析明显下降；　　(4)晶体缺点密度大大添加；　　(5)构成了新亚稳相结构；　　(6)经时效处理后，铜基体中第二相含量进步，弥散程度增大。　　导电率稍有下降情况下，合金强度得到了明显进步，并改进了合金耐磨、耐腐蚀功用。快速凝结技能为制备高强高导铜基复合材料开发拓荒了一个新范畴。往后快速凝结制备高强高导铜基复合材料研讨重点是：通过对凝结进程和时效进程分析来优化材料成分、凝结动力学参数和时效工艺，改进显微安排结构和功用。　　6、机械合金化法　　机械合金化使用高能球磨机，按必定份额混合金属粉末或陶瓷粒子，重复研磨，使复合粉末通过重复变形、冷焊、破碎、再焊合、再破碎重复进程，可使晶粒细化到纳米级，并具有很大表面活性[17]。因为引进许多畸变缺点，彼此分散才能加强，激活能下降，使合金化进程不同于普通固态进程，因此有或许制备出惯例条件下难以组成许多新式材料。机械合金化制备铜基复合材料缺乏之处在于球磨进程中简略带入杂质元素而下降材料功用特别是导电功用，一起因为球磨时间过长而导致出产功率低下。

活性炭是一种重要的多孔无定形碳素材料, 具有独特的孔隙结构和表面活性官能团, 化学性质稳定,目前被广泛应用于环保、化工、食品加工和军事化学防护等领域。然而由于目前使用的活性炭主要为粉状, 存在粉尘污染大、强度低和回收困难等缺点,导致活性炭重复利用效率不高且无法用于工业化的动态吸附。为此,采用一步浸渍法将活性炭以炭膜的形式均匀涂覆在膨胀石墨( EG)微米级孔道的孔壁上,制得了一种新型碳质材料膨胀石墨/ 活性炭复合材料( EG C),其不仅具有活性炭吸附能力极强的纳米级微孔结构,而且还具备活性炭所不具有的膨胀石墨微米级大孔传质通道, 活性炭的层状分布大大提高了活性炭的利用效率,使得其工业化动态吸附利用成为可能。 由于吸附材料存在饱和吸附值, 因此具有一定的使用寿命, 如不对其进行再生利用,则既是资源的浪费也是对环境的二次污染。光催化同样也是一种有效的污水处理方法, 能将有机污染物分解矿化去除, 然而目前光催化存在光催化活性偏低、光生电子_x0001_空穴对易 于复合、 光催化 过程量子 效率低等 缺点, 而其中光催化剂的回收再利用难的问题更是大大限制了其工业化应用。如能将纳米 TiO2的光催化活性与EGC 的吸附性能相结合, 一方面可以通过光催化作用原位降解吸附在 EG C 上的有机物, 增强EGC 的净化能力, 延长其使用寿命; 另一方面,EGC载体的吸附能力可为光催化反应提供高浓度环境,从而提高光催化反应速率。 T i O2 和吸附材料的结合方式有很多种, 其中炭包覆 T i O2 不仅能降低 T i O 2 的团聚, 而且在热处理过程中还可以抑制其晶型转变,另外能够增强其与吸附材料的结合力, 使其可多次使用而不易脱落。

近日，中国科学院马衍伟团队开发出一种具有多级次微观结构的新型石墨烯-多孔碳球复合纳米材料。该碳复合材料兼具石墨烯纳米片和多孔碳纳米球的优点，具有3182m2/g的超高比表面积和1.93 cm3/g的大孔隙率。采用该碳纳米材料，制备出了高性能锂硫电池正极。 从微观结构来看，这种碳复合材料以石墨烯纳米片作为骨架，表面分散附着直径约为200nm的碳球，其内部含有主要为1-3nm的多级次介微纳米多孔结构，共同构成多级次的碳-碳复合纳米结构(如下图1所示)。 图1 基于石墨烯多级次复合材料的碳硫正极结构示意图以及电化学性能  由于超高的比表面积和孔隙率，制备的碳硫复合正极即使在大的硫负载率(74.5%)下，仍可发挥1250mAh/g的比容量(0.2C)。循环充放电100次后，仍可保持916mAh/g的比容量。在2C电流下循环充放电450次，容量保持率约为98%。这表明该研究提出的零维&二维多级次复合纳米结构设计，发挥了石墨烯和多孔碳球的协同效应，有效地分散、限域硫正极，提高了电化学活性、避免了硫的穿梭效应，为开发高容量、长循环性能锂硫电池以及其它储能器件提供了新的思路。

石墨烯被称为“黑金”，又被称为“新材料之王”，是现在发现的最薄、强度最大、导电导热功能最强的一种新式纳米材料，极有或许掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革新。 石墨烯的制备上，多晶薄膜有望未来1-2年内完成产业化使用，单晶石墨烯工业组成办法仍未找到，因而间隔产业化还很悠远。低成本的使用氧化还原法出产石墨烯粉体，一起可以使用CVD法出产出层数可控、大面积的石墨烯薄膜是未来研究要点，也是推进职业开展的要害点。而在使用层面，未来被看好的范畴是锂离子电池、柔性显现、太阳能电池和超级电容器。

南江集团旗下宁波墨西科技公司近日发出声明，公司300吨石墨烯生产线项目有望在10月底试生产。这意味着石墨烯产业化又向前迈出了一大步，有关专家预估石墨烯将成为21世纪最有前景的材料。 石墨烯，只有一个碳原子厚度的二维材料，也是目前世界上最薄、最坚硬的纳米材料。石墨烯比钢铁还要坚硬200倍，同时又极其轻巧。它的神奇之处在于，尽管硬度超过钻石，可是厚度却只有纸张的200万分之一，还可以弯曲。 需求旺盛 前景广阔 石墨烯的用途广泛，据《华尔街日报》报道，石墨烯具有极强的导电和导热能力。石墨烯的纤薄、导电等功能，让它目前的主要应用集中在电视、手机的触控显示屏上，但从长远来看，石墨烯还可运用于医学、运输等领域。比如，采用石墨烯技术的化妆品，可以替代现在化妆品中的重金属;利用石墨烯制造的无毒害透明胶布，贴在伤口后可以起到隔绝细菌的功能。科学家还预测，石墨烯将实现人们有关可折叠手机和电子报纸的梦想。未来，石墨烯可用于生产频率更高、发热量更小、信息量更大的计算机芯片。用石墨烯制备的手机电池，三分钟就充满电，能打半个月电话。应用了石墨烯的光调制器，可使网络速度快一万倍。石墨烯可实现直接快速低成本的基因测序，几个小时就能测定完你自己的基因序列或者很快就能从基因上鉴定某种疾病。用石墨烯还可开发出超轻型飞机、超坚韧的防弹衣、轻型汽车，甚至是直上九霄的太空电梯。石墨烯无疑是改变21世纪的材料。 中科院在发布的《科技发展新态势与面向2020年的战略选择》研究报告中指出，未来5~10年世界可能发生22个重大科技事件，其中石墨烯将成为“后硅时代”的新潜力材料。 技术限制 产能落后 虽然石墨烯的用途广、需求量大，但其开采量却直接受到了生产技术的制约，目前我国石墨烯材料的制备方法有：机械剥离法、化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法等。 微机械剥离法可以制备出高质量石墨烯，但存在产率低和成本高的不足，不满足工业化和规模化生产要求。 化学气相沉积法，用CVD法可以制备出高质量大面积的石墨烯，但是理想的基片材料单晶镍的价格太昂贵，这可能是影响石墨烯工业化生产的重要因素。CVD法可以满足规模化制备高质量石墨烯的要求，但成本较高，工艺复杂。 氧化-还原法的缺点是宏量制备，容易带来废液污染和制备的石墨烯存在一定的缺陷，使石墨烯的应用受到限制。 溶剂剥离法的缺点是产率很低。 溶剂热法生产的石墨烯电导率很低 依托科技 赢得机遇 我国石墨烯产业起步晚，对石墨烯的研究还处于相对较落后的阶段。 石墨烯产业的加速发展必须依靠科技，目前国内多所大学在石墨烯的制备及应用领域申请了众多专利，中国石墨烯产业技术创新战略联盟在北京的成立等都将极大地推动石墨烯产业的发展。 国家政策的支持，企业能力的提升，市场旺盛的需求都将引导石墨烯产业向更广的方向迈进，石墨烯的未来前景将不可限量。

近两年石墨烯的可控低成本制备技能已获得了打破性开展，有望在不久的将来构成石墨烯工业。 日前，在深圳举行的第十九届我国世界高新技能效果交易会上，石墨烯作为独具特色的新材料再次引起人们的重视，成为这个国内最大规划、最具影响力的科技展会上一个耀眼的“明星”。石墨烯到底有哪些奇特之处，能为人们带来什么惊喜?记者采访了相关专家。 人类正行进在以硅为首要物质载体的信息年代，下一个量子年代，石墨烯很或许锋芒毕露 和金刚石相同，石墨是碳元素的一种存在方式。风趣的是，因为原子结构不同，金刚石是地球上自然界最坚固的东西，石墨则成了最软的矿藏之一，常做成石墨棒和铅笔芯。 科学家介绍说，石墨烯是从石墨材料中剥离出来，只由一层碳原子构成、按蜂窝状六边形摆放的平面晶体。浅显地讲，石墨烯就是单层石墨。一块厚1毫米的石墨大约包括300万层石墨烯;铅笔在纸上悄悄划过，留下的痕迹就或许是好多层石墨烯。 这种只要一个原子厚度的二维材料，一向被以为是假定性的结构，无法独自安稳存在。直至2004年，两位英国科学家成功地从石墨中别离出石墨烯，证明了其可以独自存在，并因而一起获得2010年诺贝尔物理学奖。 据我国电科55所所长、微波毫米波单片集成和模块电路要点试验室主任高涛博士介绍，石墨烯共同的结构让它具有更导电、更传热、更坚固、更透光等优异的电学、热学、力学、光学等方面的功能。轻浮、强韧、导电、导热……石墨烯这些特性赋予人们许多幻想空间。 石墨烯的特色首先是薄，可谓现在世界上最薄的材料，只要一个原子那么厚，约0.3纳米，是一张A4纸厚度的十万分之一、一根头发丝的五十万分之一。与此一起，石墨烯比金刚石更硬，透光率高达97.7%，是世界上最坚固又最薄的纳米材料。 一起，它又能导电。石墨烯的电子运转速度达1000千米/秒，是光速的1/300，十分合适制造下一代超高频电子器材。石墨烯仍是传导热量的高手，比最能导热的银还要强10倍。 石墨烯的特性，也体现得很“好玩”。比方当一滴水在石墨烯表面翻滚时，石墨烯能敏锐地“察觉”到纤细的运动，并发生继续的电流。这种特性给科学家供给了一种新思路——从水的活动中获取电能。比方，在雨天可以用涂有石墨烯的雨伞进行发电，或许可以做成活络的传感器材等。 “人类阅历了石器、陶器、铜器、铁器年代，正行进在以硅为首要物质载体的信息年代;而下一个量子年代哪种材料将锋芒毕露呢?很或许是石墨烯。”浙江大学高分子科学与工程学系教授高明说。 未来电动轿车运用石墨烯电池，花两三分钟就或许把电充溢 因为石墨烯的奇特功能，加上制备简洁、研讨视角多维，其运用潜力巨大、适用职业广大，成为抢眼的材料“新星”一点不古怪。石墨烯从发现到现在仅10余年的时刻，已获得了许多令人震慑的研讨效果，称得上是人类历史上从发现到运用最快的材料。 高明说，从材料化学视点看，石墨烯会带来资源、环境、化工、材料、动力、传感、交通机械、光电信息、健康智能、航空航天等范畴的改动或革新。我国石墨矿储量丰厚，约占全世界的75%，其高效开发将引起碳资源及我国大资源战略的新定位、新考虑、新规划。 石墨烯的工业化出产则将促进化工、机械、智造、自控等职业的技能前进。石墨烯的增加可以发生多功能复合材料，用来制造高功能电池、电容器。石墨烯传感器可以在生物检测、光电勘探方面大显神通，石墨烯及其它二维材料的异质叠合材料可制造高功能晶体管。 可以说，石墨烯技能将对咱们的吃、穿、住、行、用、玩都发生影响。石墨烯复合膜阻氧阻水功能好，可前进食物保质期;石墨烯纤维可制成发热服饰和医疗保健用品;石墨烯电热膜电热转化效率高，可逐渐替代暖气供热;石墨烯系列材料可用于轿车、火车等交通工具，石墨烯导热膜可用于手机高效散热…… 石墨烯另一个被寄予厚望的运用范畴是电能贮存。它的优势在于充电速度快，并且可以重复运用几万次。但现在石墨烯存储的电量不如电池多，还无法存储足够多的电能。未来，跟着充电设备的日益完善和相关技能的前进，电动轿车运用石墨烯电池，花两三分钟就或许把电充溢。 我国电科55所微波毫米波单片集成和模块电路要点试验室副主任孔月婵博士介绍说，石墨烯的电子运转速度是硅的十倍，由石墨烯制造的高频器材理论上作业频率可以到达硅的十倍乃至上百倍。石墨烯引发的技能很或许从人们常见的小小芯片开端。 此外，科研人员已完结柔性衬底晶体管的研发，正在测验柔性通讯电路的研发。未来不管是可以折叠的显现屏幕，仍是可以植入人体的可穿戴设备，都或许靠这样的石墨烯器材来完成。 高涛以为，即便在试验室条件下，石墨烯的奇特功能仍然没有彻底释放出来。因为技能层面还存在着不少应战，真实大面积运用还有很长的路要走。但经过加强需求和研讨的结合，不断在石墨烯材料的制备和器材研发方面获得重要打破，发明更多更新更具颠覆性的运用，石墨烯这种新一代战略性新式材料将会极大改动人们的生发日子。 国内石墨烯研讨与国外底子同步，有望在不久的将来构成石墨烯工业 石墨烯一向是世界上的研讨热门，并在不断升温。近几年来，全球石墨烯相关的论文和发明专利简直呈指数式增加，不只各类优异的物理化学功能被猜测、证明，并且由此生宣布许多详细的研讨方向。 据了解，许多国家正在抢夺石墨烯技能的制高点。欧盟石墨烯旗舰方案以石墨烯传感为首要研讨方向，美国正在测验使用石墨烯完成通讯的柔性化并获得了明显的效果，韩国继续支撑石墨烯柔性显现的研讨并制备出了演示产品。 高涛说，整体来讲，世界上石墨烯各项优异功能正逐渐从试验室研讨向产品运用过渡，一起一些潜在的功能或运用还在不断被开掘。但这个工程化是一个长时间而困难的进程，给我国完成赶超世界水平、占据技能制高点带来了绝好的机会。 高明以为，现在国内石墨烯研讨与国外底子同步，一些方面有原创和引领性效果。国内研讨侧重化学和材料，国外更偏机理和器材。国内石墨烯的研讨在理论研讨方面可说是已完成与世界先进水平“并跑”，论文、专利不管数量仍是质量都具有很强的世界竞争力。到2016年3月，我国石墨烯的专利总数占全世界的56%。与此一起，国家赞助了很多有关石墨烯的基础研讨项目，开始构成了政府、科研机构和厂商协同立异的产学研协作对接机制。 例如，清华大学开宣布米级石墨烯单晶薄膜的快速制备技能;我国电科55所研宣布了世界上最快的柔性石墨烯晶体管;浙江大学纳米高分子团队则经过近十年研讨，开宣布了石墨烯纤维、石墨烯接连拼装膜、石墨烯超轻气凝胶及石墨烯无纺布等。 受访专家指出，各个方向不断呈现令人惊喜的研讨效果，让人们对石墨烯的未来充溢等待。但整体来讲，石墨烯技能成熟度还比较低。关于石墨烯的开展，其限制要素或许说难点，首要在材料制备技能、全新规划理念和二维控制技能等方面。其间，高品质、大批量的石墨烯质料问题暂时没有底子处理，还需要进行很多技能攻关。有些技能如单层氧化石墨烯、石墨烯单晶等在试验室制备成功了，但完成工程化、接连性、低成本、高效安稳制备还有较长的路要走。只要真实高品质的石墨烯量产了，颠覆性运用才会呈现。 不过科学家们也比较达观，近两年石墨烯的可控低成本制备技能已获得了打破性开展，有望在不久的将来构成石墨烯工业。

一张图看懂陶瓷复合材料

重量极轻，硬度却堪比金刚石： 石墨烯是由碳六角网状构成的二维平面材料(即单层石墨层片)，其家族还包括石墨烯衍生材料，即以石墨烯为功能体与其他材料复合或在其他材料辅助下形成的材料。用更通俗的说法就是，这是一块有望让“薄得像纸一样的透明手机”、“1分钟充完电的电池”、“像衬衣一样的防弹衣”等科幻产品变成现实的“点金石”。　　石墨烯看上去是材料界的“新生力军”，其实它是饱经沧桑的“老者”。说其古老，是因为石墨烯一直作为天然石墨(尤其是鳞片石墨)的基本单元而广泛存在于自然界中，已经有上万年的历史。让石墨烯焕发年轻活力的是曼彻斯特大学的科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖罗夫。2004年，他们将其作为一种材料的概念分离出来，发现石墨烯是目前唯一的能够单独存在的二维晶体材料，两人因此还获得了2010年的诺贝尔物理学奖。　　石墨烯非常薄，被认为是世界上最轻的材料，具有极大的强度、导电性、导热性等性能：石墨烯的强度高达130季帕，比最好的钢材还要强上百倍;弹性很好，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。石墨烯的硬度比莫氏硬度达10级的金刚石还要高，但却又有很好的韧性，可以弯曲。此外，石墨烯是世界上导电性最好的材料，电子在其中的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。石墨烯的热导率也非常高，是世界上导热性能最好的材料。 　　既能“上天”，又能助力健康：　　石墨烯优异的性能决定了其具有广泛的应用价值。石墨烯目前最有潜力的应用是代替硅制造超微晶体管，用来生产超级计算机。据分析，用石墨烯制备的计算机处理器的运行速度将会提高数百倍。这种超级计算机可以为航天飞行器力学、流体、气动、材料等计算提供更为高效的技术手段，提高飞行器设计、材料研发的进程。此外，利用石墨烯材料生产具有超高导热特性的柔性薄膜，这种材料可以用于航天飞行器仪器舱高功率电子器件部位的热管理系统，用于控制关键电子器件的工作有效性。将石墨烯材料加入塑料、复合材料、金属等材料中，可以大幅提高现有材料的力学性能、热物理性能，从而为航天飞行器的轻质化或高载荷化提供高性能材料。利用石墨烯和碳纳米管形成的新型超轻质泡沫材料，作为航天温控系统热耗散型相变储能用高导热骨架材料也具有一定的应用潜力。　　另外，石墨烯材料在大容量快速充电锂离子电池、超级电容器、光电传感器、柔性触摸屏、基因测序、超坚韧防弹衣、光调制器、太阳能电池、光驱动等领域也得到了应用开发，均获得了可喜的成果，一些研究成果也可以为航天提供直接或间接的应用。　　值得一提的是，采用石墨烯材料制成的枕头，也具有非常好的助眠效果，烯枕依托生物质石墨烯强大的低温远红外功能，与身体共振产生热源实现自暖的同时改善微循环和新陈代谢，使大脑得到充足的氧气和养分，进而改善脑供血不足的状况，缓解睡眠障碍，达到有效放松肌肉、缓解疲劳的效果，帮助使用者轻松摆脱颈部和脑部不适感，迅速进入深度睡眠状态。        第六元素:国内石墨烯粉体产能规模最大的生产企业之一,公司拥有6大系列粉体产品线,在涂料、复合材料等应用领域已取得阶段性成果,而其积极通过与下游战略合作拓宽产业化路径也已取得明显成效,收入规模突破2,000万元。二维碳素:国内石墨烯薄膜产能最大的企业之一,年产能达20万平米。其自主研发的石墨烯透明导电薄膜已规模化应用于触控领域,在便携式智能终端、可穿戴电子产品等领域中是国内第一家销售石墨烯触控产品的企业,具有较高的技术含量和附加值。公司高度重视研发投入,积极开发新产品,是石墨烯薄膜生产及应用的领军者!

有色金属材料是人们生产和生活中重要的物质组成部分，从航空航天、交通运输、机械制造业到人们所使用的日常用具，大部分都由有色金属材料组成。 有色金属材料对人们的工作和生活起着重要的作用，人类已非常熟悉和利用了有色金属材料。但是随着科学技术的飞速发展，对有色金属材料有了更高的要求，如耐 高温、耐磨、强度更高等，有色金属材料在某些方面就表现出一定的局限性。随着科学技术的发展，人们清楚地意识到单一材料的性能难以满足高新技术与现代化生 产的需要，要提高有色金属材料的机械性能，如提高强度可采用复合方式来改进。下面介绍对有色金属材料进行复合处理后，材质性能改进的一些实例。　　1、SiC增强ZA22锌基合金   　在ZA22锌基合金中添加SiC，组成锌基复合材料，其强化效果明显提高。　　2、纳米A1203增强铜基材料  　碳铜复合材料通过添加纳米Al203，材料的硬度和抗弯强度显著地提高，磨损量显著降低。　　3、铝合金复合材料  　铝合金在有色金属材料中用途最广，用量最多。但在某些环境条件下，材料性能有所改变。试验表明，在不同温度下，特别在高温下，铝合金复合材料的强度明显高于铝合金。　　4、镁基复合材料  　镁基复合材料主要由镁合金基体及增强相组成，镁合金基体一般为镁铝锌合金、镁铝硅合金、镁铝锰合金、镁锂合金及镁铝稀土合金。目前使用的增强相主要有碳 纤维、碳化硅、氧化铝及碳化硼颗粒等。随着新型制造工艺的研究发展，镁基复合材料在航天航空、汽车、核工业、运动娱乐以及其他先进的工程方面得到了更广泛 的应用。体积分数为30％的碳纤维增强镁基复合材料(Cp—Mg)，其界面剪切强度为40MPa，而镁合金(Mg一4A1)的界面剪切强度为20Mpa。　　5、铝硅合金一石墨复合材料  　铝一石墨复合材料是六十年代末发展起来的一种新型复合材料，该复合材料具有自滑性、摩擦因数小、热膨胀系数小，强度较高兼具有高的阻尼性能，是制备内燃机活塞、滑动轴承的优良材料。  　这些例子说明，通过对有色金属材料进行复合处理形成新的金属基复合材料，可大幅度提高材料某些机械特性，从而拓展了更多的应用领域。但是，复合材料的制 造，涉及的工艺过程较复杂，生产周期较长，生产成本较高，需要科技人员深入研究，改进工艺，不断创新。尤应注重攻关中的实用性。在复合材料设计过程中，根 据需要达到的关键性能，加以重点攻关。这样，制成的复合材料可能其他性能有所降低，但是关键性能达到提高，材料的实际应用效果更好。

磷是地球上含量最丰厚的元素之一，约占地壳中所有元素质量的0.1%。磷元素的同素异形体有、、紫磷和黑磷，其间黑磷的性质最为安稳，反响活性最弱，它在空气中不会焚烧。黑磷是用在很高压强和较高温度下转化而构成的。图1：黑磷晶体及其晶胞结构示意图 黑磷的物理性质黑磷的制备办法 高压法 高压法是最早用于黑磷制备的办法，1914年Bridgman开发出来的。试验过程：首要将放入长约15cm、内径1.5cm的圆柱型钢制容器，然后将装有的容器放入装有火油的高压设备，并在室温条件下加压至0.6×109Pa，随后，将设备加热到200℃，压力提升到1.2×109Pa，可得到黑磷。高压法制备黑磷重复性较好，并且很短时刻内就能完成到黑磷的转化。可是其制备办法需求用到超高压设备，必定程度上导致黑磷出产本钱较高，不利于大规模商业化出产 铋熔化法 首要，在氩气气氛下将和铋颗粒别离放在设备左右两头，并进行抽真空密封处理(如图2a.所示);然后，对和铋粉加热处理，右端底部会构成铋块，上面则生成，此刻把设备右端取下(如图2b.所示);终究，在300℃下加热铋，并将液铋浇注到固体上，把设备放400℃环境下保温48h，随后降至室温，用硝酸除掉铋，即可得到黑磷。图2：铋熔化法制备黑磷设备示意图 矿化法 矿化法是近几年开发的一种制备黑磷的办法。将Au、Sn、SnI4与按必定质量的份额混合，真空封装在石英管中，加热至必定的温度并保温必定的时刻，即可得到黑磷，但终究产品中存在少数未转化的及反响生成的金属磷化物等杂质。但Au报价贵重，SnI4有毒。后来研讨者们发现直接以I、Sn、为质料在常压下也能制备出黑磷，其具体过程：将Sn、I和在氩气气氛下密封，通过程序升降温处理，相同制备出了黑磷。该制备办法不光不再运用贵重且有毒的SnI4作为矿化剂，并且不再需求真空处理，因此简化了制备工艺流程，本钱大大下降，具有很好的工业化使用远景。 制备办法比较   黑磷未来发展远景 用相似制备石墨烯的办法，黑磷也能够得到黑磷烯。与黑磷比较，黑磷烯具有较高的比表面积、较好的机械功能及电学功能，黑磷和黑磷烯在锂离子电池、钠离子电池和超级电容范畴都具有较好的使用远景。可是黑磷的丧命缺点是缺少安稳性。当触摸水和氧气时，黑磷片层会在极短时刻内氧化进而降解。这一缺点极大地约束了黑磷的研讨和工业使用。高安稳性黑磷的成功制备，无疑可有用推进黑磷在光电器材等范畴的工业使用，还将极大促进其在动力、催化、生物医学等范畴的深入研讨。

在轿车行业中运用铸造铝合金的零部件许多，比如发动机缸体、活塞、汽缸盖，冷却体系中的水泵、接头，焚烧体系中的汽油泵、喷嘴、变速体系中的变速箱等等。对此类铝合金铸件来说，假如发生油水走漏，会严重影响整车的功能。为此选用浸渍技能对其进行处理是较有用的，且能节约资源、节约能源，一起也有利于环境保护。　　　　众所周知，金属材料零部件在铸造过程中，会因其凝结缩短而发生缩短孔，这就不可防止地由、氮气等气体引起气孔缺点。别的，不必铸造法而用粉末冶金法制作的金属烧结体和陶瓷烧结体，自身就是多孔体。为了进步它们的机械功能，就必须消除和削减其内部的孔隙缺点。因此，研讨开发浸渍技能的意图就在于此。　　　　现在，据有关资料记载，浸渍技能主要有以下三种办法∶　　　　内部加压浸渍法；　　　　浸渍前抽真空一加压法；　　　　浸渍后抽真空一加压法。　　　　被浸渍的物体内部若有孔隙，就必须用浸渍液将其间的空气置换出来。而处于真空或减压状态下，浸渍液很简单置换其间的空气。另一方面，即便在浸渍液与被浸渍物之间的湿润性差、浸渍速度变快的情况下，能够经过升压泵有用地发生高液压，进而在真空加压下，经过加热被浸渍物，添加浸渍液流动性，这样就能够在温度散布均匀的情况下进行优质的浸渍处理。　　　　加压浸渍法有许多长处，但进行加压一真空一高温处理时，技能上也有必定的难度，一起关于压力容器的运用在法律上也有许多约束。图1所示的高温真空加压浸渍设备克服了上述问题。如前工序1(加热+加压处理)中，在加热的一起进行加压，槽内的气体分子数会添加，使对流传导功率进步，从而使浸渍液与被浸渍物的温度散布均匀。在前工序2(真空处理)中，能够扫除被浸渍物中的空气、水分、有机气体等不纯物质。经过真空处理后，进步了浸渍液的浸透性。　　　　在浸渍工序1(浸渍处理)中，例如用升降机械将被浸渍物放到浸渍液中，使浸渍液浸透到被浸渍物内部。而浸渍工序2(加压浸渍处理)能够使浸渍液浸透到被浸渍物内部，若运用高黏性的浸渍液，就连真空处理不充沛也能发生充沛的浸透作用。一起，因为加压也可抑制浸渍时发生气泡。经过加工工序(冷却+排气处理)将被浸渍物提起进行冷却，使浸渍液硬化。随后，减压使被浸渍物回到大气中，而此刻，被硬化的浸渍液中气泡也会胀大。　　　　为了使浸渍技能运用于轿车发动机活塞的制作中，在浸渍过程中尽量把压力控制在必定范围内，以防止运用高压容器，而且对重力铸造设备进行改善。一起，还开发了0.8兆帕以下的低压浸渍法。　　　　2 低温浸渍法制作铝合金复合材料　　　　作为轿车发动机活塞等零部件用铝合金复合材料，分量必需要轻，且要耐高温。本来此类零部件是用高压铸造法和粉末冶金法出产的。可是，这两种办法难以出产大型且形状杂乱的零部件。为了防止这些缺点，咱们选用了金属纤维作强化材料的金属复合材料，并用低压浸渍法来出产大型且形状杂乱的金属复合材料零部件。经过实验验证了低压浸渍法适用于制作铝合金复合材料，且可在有凝结缩短缺点和流动性差的情况下取得无孔隙的复合材料。　　　　选用ASTM标准中的A3360(Al，13%Si，1.5%Ni，1.3%Cu，1.3%Mg)作为基体合金。选定日本绷簧株式会社出产的铁铬硅(Fe，20%Cr，5%Si)纤维作为强化材料，这种金属纤维与铝合金液的湿润性好，一起它是由熔液萃取法出产的微细晶粒，因此具有较高的强度特性。具体来说，它在室温及673K下，其抗拉强度别离到达950兆帕和650兆帕，其延伸率别离为15%和30%。