石墨烯增強鋁基復合材料的制備及力學性能研究.pdf

1、石墨烯因其具有非常優(yōu)異的物理性能和機械性能，被認為是最理想的金屬基復合材料增強體。然而石墨烯在金屬基體中非常容易發(fā)生團聚，已成為制約石墨烯增強金屬基復合材料發(fā)展的關鍵因素。因此尋求一種新的制備技術是發(fā)展石墨烯增強金屬基復合材料的關鍵。
　　本文首先采用 Hummers制備含有大量負電荷的氧化石墨烯(graphene oxide,GO)，然后使用陽離子表面活性劑處理鋁粉使其表面帶有正電荷，并以靜電自組裝的方式將氧化石墨烯均勻的吸附在

2、鋁粉表面。最后采用熱壓燒結的方法制備了石墨烯增強鋁基復合材料。利用金相顯微鏡、X射線衍射和掃描電鏡等方法研究了石墨烯在復合材料中的分散情況和不同活性劑使用量和石墨烯添加量對復合材料的組織，結構和性能的影響。
　　Hummers法對原始石墨進行了有效的剝離，制得的氧化石墨烯層數(shù)較少。并且氧化石墨烯上存在大量的含氧基團，使得氧化石墨烯帶有很強的負電荷。將其與表面處理后帶正電的鋁粉通過靜電自組裝混合后，氧化石墨烯可以均勻的吸附在鋁粉表面

3、，且沒有明顯的團聚現(xiàn)象發(fā)生，實現(xiàn)了石墨烯的均勻分散。
　　表面活性劑的使用量對復合材料的組織和力學性能的影響非常顯著，當活性劑用量為5 wt.％時，熱壓燒結過程中會有大量的活性劑殘留在鋁粉顆粒邊界處，形成較厚的碳層，使鋁粉之間的燒結性能下降，相比于活性劑使用量為1 wt.％時其抗拉強度降低了50％，但是硬度略有提高。
　　復合材料的硬度和抗拉強度隨著石墨烯的含量增加，呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢，石墨烯的添加量為0.3 wt.％