將二維(2D)石墨烯片分散到3D材料矩陣中，是一種很有前途的方法，可以獲得大量單個(gè)石墨烯片特殊的力學(xué)和電學(xué)性能，用于宏觀應(yīng)用。然而，由于石墨烯片在3D結(jié)構(gòu)中的分布和取向不受控制，石墨烯-基體鍵合能力弱，載荷傳遞能力差，這在很大程度上受到了限制。在此，我們提出了一種之前未報(bào)道的方法，將有序2D石墨烯陣列嵌入陶瓷基體中，將脆性陶瓷的災(zāi)難性斷裂破壞模式轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展行為，機(jī)械韌性提高250%至500%。在塊體陶瓷中獲得了前所未有的低干滑動(dòng)摩擦系數(shù)0.06，這主要是由于有序的2D石墨烯陣列抑制了微裂紋的擴(kuò)展。這些獨(dú)特的、低成本的2D石墨烯陣列/陶瓷復(fù)合材料，具有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)和功能特性，可應(yīng)用于惡劣環(huán)境中。
Fig. 1. 一種合成單層石墨烯/陶瓷復(fù)合材料的簡(jiǎn)便方法。
Fig. 2. FLG/陶瓷復(fù)合材料的形態(tài)和結(jié)構(gòu)表征。
Fig. 3. FLG/陶瓷復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能。
Fig. 4. FLG/陶瓷復(fù)合材料的力學(xué)性能及增韌機(jī)理。
Fig. 5. FLG/陶瓷復(fù)合材料的EMI屏蔽效能(SE)。
相關(guān)研究成果于2020年由清華大學(xué)Chunlei Wan課題組，發(fā)表在Science Advances (DOI: 10.1126/sciadv.abb1338)上。原文：Embedding two-dimensional graphene array in ceramic matrix。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)：
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